KR20050098012A - 액체 용기 - Google Patents

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KR20050098012A
KR20050098012A KR1020057015853A KR20057015853A KR20050098012A KR 20050098012 A KR20050098012 A KR 20050098012A KR 1020057015853 A KR1020057015853 A KR 1020057015853A KR 20057015853 A KR20057015853 A KR 20057015853A KR 20050098012 A KR20050098012 A KR 20050098012A
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KR
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ink
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liquid
ink cartridge
recording apparatus
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KR1020057015853A
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Inventor
켄지 추카다
무네히데 카나야
Original Assignee
세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

내부의 액체를 검출하는 압전 장치를 갖는 액체 용기를 착탈할 수 있는 잉크젯 기록 장치의 제어 방법이다. 잉크젯 기록 장치의 내부 또는 외부에 설치된 검출부가 압전 장치의 특성치를 검출하는 검출 스텝과, 잉크젯 기록 장치의 내부 또는 외부에 설치된 판정부가 특성치가 소정의 조건을 만족하는지의 여부를 판정하는 판정 스텝과, 판정 스텝의 결과에 기초하여 잉크젯 기록 장치를 동작 가능 상태 또는 동작 불가능 상태로 하는 제어 스텝을 갖는다. 압전 장치가 정상으로 동작하는지를 판단하고, 액체 용기 내에 액체가 소정량만 들어가 있는 것을 확인하여, 액체 용기나 압전 장치의 불량을 검출하여, 액체 용기의 경사를 검출할 수 있다.

Description

액체 용기{Liquid container}
본 발명은 내부의 액체의 소비 상태를 검출하는 압전 장치를 갖는 액체 용기, 동 액체 용기를 사용할 수 있는 잉크젯 기록 장치, 동 장치의 제어 장치 및 방법, 및 액체 소비 상태 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.
잉크젯 기록 장치는 압력 발생실을 가압하는 압력 발생 수단과, 가압된 잉크를 노즐 개구로부터 잉크 방울로서 토출하는 노즐 개구를 구비한 잉크젯 기록 헤드를 카트리지에 탑재한다. 잉크젯 기록 장치는 잉크 카트리지의 잉크를, 유로를 통하여 기록 헤드에 공급하면서 인쇄를 계속할 수 있도록 구성되어 있다. 잉크 카트리지는 잉크가 소비된 시점에서, 유저가 간단하게 교환할 수 있도록 착탈 가능한 잉크 카트리지로서 구성되어 있다.
종래, 잉크 카트리지의 잉크 소비의 관리 방법으로서, 기록 헤드에서의 잉크 방울의 토출 수나 메인터넌스(maintenance)에 의해 흡인된 잉크량을 소프트웨어에 의해 적산하여 잉크 소비를 계산에 의해 관리하는 방법과, 잉크 카트리지에 액면 검출용의 전극을 설치하는 것에 의해, 실제로 잉크가 소정량 소비된 시점을 관리하는 방법 등이 있다.
소프트웨어에 의해 잉크 방울의 토출 수나 잉크량을 적산하여 잉크 소비를 계산상으로 관리하는 방법은 유저 사이드에서의 인쇄 형태 등에 따라 오차가 생기거나, 또한 동일 잉크 카트리지의 재장착 시에는 큰 오차가 생긴다. 또한, 사용 환경에 따라, 계산상의 잉크 소비량과 실제의 소비량 사이에 무시할 수 없는 오차가 생긴다.
전극에 의해 잉크가 소비된 시점을 관리하는 방법은 잉크의 액면을 실제로 검출할 수 있기 때문에, 잉크의 유무를 높은 신뢰성으로 관리할 수 있다. 그러나, 잉크의 액면의 검출을 잉크의 도전성에 의존하기 때문에, 검출 가능한 잉크의 종류가 한정되거나, 또한 전극의 밀봉(seal) 구조가 복잡화된다. 또한, 전극의 재료로서 통상은 도전성이 좋고 내부식성도 높은 귀금속을 사용하기 때문에, 잉크 카트리지의 제조 비용이 비싸진다. 게다가, 2개의 전극을 장착할 필요가 있기 때문에, 제조 공정이 많아져 결과적으로 제조 비용이 증가된다.
따라서, 압전성 재료를 이용한 압전 장치에 의해서, 음향 임피던스의 변화를 검지함으로써 잉크의 액면을 검출하는 방법이 있다. 압전 장치를 사용하여 잉크의 액면을 검출하는 방법에서는 잉크의 유무를 높은 신뢰성으로 관리할 수 있고, 전극의 밀봉 구조가 복잡화되지 않으며, 잉크 카트리지의 제조 비용이 저렴하다.
그러나, 압전 장치에 결함이 있는 경우에는 압전 장치는 정상으로 동작하지 않고 잉크 카트리지 내의 잉크의 유무를 잘못 판단하여 버린다. 따라서, 압전 장치가 정상으로 동작하는지를 판단할 수 있으면 우위이다.
또한, 결함을 동반하는 잉크 카트리지는 잉크의 누설이나 잉크의 증발에 의해 잉크의 양이 감소하는 경우가 생긴다. 따라서, 잉크 카트리지의 결함 등에 의해서 잉크가 소정량만 들어가 있지 않는 것을 압전 장치에 의해 검출할 수 있는 것이 요망된다.
또한, 잉크 카트리지의 제조 시에 있어서도 잉크 카트리지 내에 잉크가 소정량 들어가 있는 것을 확인할 수 있으면 우위이다.
더욱이, 잉크 카트리지를 리사이클 등으로 재이용할 때는 잉크 카트리지 내에 잉크를 재충전한다. 잉크의 충전 후에 잉크 카트리지 내에 소정량의 잉크가 실제로 들어가 있는지를 검지할 수 있으면 우위이다.
더욱이, 잉크 카트리지가 정확하게 장착되어 있지 않는 경우나 잉크젯 기록 장치가 경사져 있는 경우를 액면의 경사에 의해 확인할 수 있으면 우위이다. 그것에 의해서, 잉크젯 기록 장치의 인자 불량을 미연에 방지할 수 있다.
따라서, 본 발명은 압전 장치에 따른 액체 검출 기능에 결함이 있는지의 여부의 판정 결과에 따라서 잉크젯 기록 장치를 제어하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 액체 용기의 제조 시나 제조 후에 있어서, 액체 용기 내에 액체가 소정량만 들어가 있는 것을 확인할 수 있는 액체 용기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
더욱이, 액체 용기나 압전 장치의 불량에 의해서, 액체 용기 내에 소정량의 잉크가 실제로 들어가 있지 않는 경우에 그것을 검출할 수 있는 액체 용기, 및 잉크량의 검출 결과에 기초하여 잉크젯 기록 장치를 제어하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
더욱이, 액체 용기가 정확하게 장착되어 있지 않는 경우 등에, 액체 용기의 경사를 검출할 수 있는 액체 용기, 잉크량의 검출 결과에 기초하여 잉크젯 기록 장치를 제어하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
더욱이, 용기 내의 잉크의 양을 용이하고 또한 정확하게 검출할 수 있는 액체 용기 및 잉크젯 기록 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 노즐 개구로부터 잉크 방울을 토출하는 기록 헤드에 공급하는 액체를 수용하는 용기 본체와 상기 용기 본체 내의 액체를 검출하는 압전 장치를 갖는 액체 용기를 착탈할 수 있는 잉크젯 기록 장치를 제어하는 방법에 있어서, 상기 잉크젯 기록 장치의 내부 또는 외부에 설치된 검출부가 상기 압전 장치의 특성치를 검출하는 검출 스텝과, 상기 잉크젯 기록 장치의 내부 또는 외부에 설치된 판정부가 상기 특성치가 소정의 조건을 만족하는지의 여부를 판정하는 판정 스텝과, 상기 판정 스텝의 결과에 기초하여 상기 잉크젯 기록 장치를 동작 가능 상태 또는 동작 불가능 상태로 하는 제어 스텝을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는 상기 액체 용기가 상기 잉크젯 기록 장치에 장착될 때에 상기 검출 스텝이 실행된다.
또한, 바람직하게는 상기 잉크젯 기록 장치의 내부 또는 외부에 설치된 측정부가, 상기 액체 용기 내의 액체의 소비량을 적어도 소정량까지 계측하는 계측 스텝을 추가로 갖는다.
또한, 바람직하게는 상기 잉크젯 기록 장치가 동작 불가능 상태인 경우에, 상기 잉크젯 기록 장치의 동작 불가능 상태를 유지하는 것, 또는 상기 잉크젯 기록 장치를 동작 가능 상태로 바꾸는 것을 선택하는 스텝을 추가로 갖는다.
또한, 바람직하게는 상기 특성치는 상기 압전 장치의 압전 소자의 소자 특성치이다.
또한, 바람직하게는 상기 특성치는 상기 압전 장치의 진동부의 진동 특성치이다.
또한, 바람직하게는 상기 액체 용기에는 적어도 2개의 상기 압전 장치가 설치되어 있고, 상기 검출 스텝에 있어서, 상기 검출부가, 적어도 2개의 상기 압전 장치의 진동 특성치를 검출하고, 상기 판정 스텝에 있어서, 상기 판정부가, 적어도 2개의 상기 압전 장치의 서로의 진동 특성치의 상대적인 조건에 기초하여 상기 액체 용기 내의 액체의 소비 상태를 판정한다.
본 발명은, 노즐 개구로부터 잉크 방울을 토출하는 기록 헤드에 공급하는 액체를 수용하는 용기 본체와 상기 용기 본체 내의 액체를 검출하는 압전 장치를 갖는 액체 용기를 착탈할 수 있는 잉크젯 기록 장치를 제어하는 장치에 있어서, 상기 잉크젯 기록 장치의 내부 또는 외부에 설치되어, 상기 압전 장치의 특성치를 검출하는 검출부와, 상기 잉크젯 기록 장치의 내부 또는 외부에 설치되어, 상기 특성치가 소정의 조건을 만족하는지의 여부를 판정하는 판정부와, 상기 판정부에서의 판정 결과에 기초하여 상기 잉크젯 기록 장치를 동작 가능 상태 또는 동작 불가능 상태로 하는 제어부를 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는 상기 검출부는 상기 액체 용기에 설치된 적어도 2개의 상기 압전 장치의 진동 특성치를 검출하고, 상기 판정부는 적어도 2개의 상기 압전 장치의 서로의 진동 특성치의 상대적인 조건에 기초하여 상기 액체 용기 내의 액체의 소비 상태를 판정한다.
본 발명에 따른 액체 용기는 액체를 수용하는 용기 본체와, 액체를 상기 용기 본체의 외부로 공급하는 액체 공급구와, 상기 용기 본체 내의 액체를 검출하는 압전 장치를 구비하고, 상기 압전 장치는 액체가 소비되고 있을 때의 상기 용기 본체 내의 액체의 액면 근방에 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는 상기 용기 본체 내의 액체를 검출하는 추가의 압전 장치를 추가로 갖는다.
또한, 바람직하게는 상기 추가의 압전 장치가 상기 용기 본체의 저면의 근방에 배치되어 있다.
또한, 바람직하게는 상기 추가의 압전 장치는 상기 압전 장치의 근방에 배치되어 있고, 상기 용기 본체 내의 액체가 소비되고 있을 때의 초기의 액면이 상기 압전 장치와 상기 추가의 압전 장치의 사이에 위치한다.
또한, 바람직하게는 상기 압전 장치 및 상기 추가의 압전 장치는, 상기 용기 본체 내의 매체와 접촉하는 진동부를 가지며, 상기 진동부가 갖는 진동 특성치가 검출된다.
또한, 바람직하게는 상기 액체 용기는 잉크 방울을 토출하는 기록 헤드에 의해 기록을 행하는 잉크젯 기록 장치에 장착되고, 상기 기록 헤드로 상기 용기 본체 내의 액체를 공급한다.
본 발명은, 액체를 수용하는 용기 본체와 상기 용기 본체 내의 액체를 검출하는 압전 장치를 갖는 액체 용기를 착탈할 수 있는 잉크젯 기록 장치에 있어서, 상기 액체 용기로부터 액체의 공급을 받는 동시에, 노즐 개구로부터 잉크 방울을 토출하는 기록 헤드와, 상기 잉크젯 기록 장치의 가동 상태를 제어하는 제어 장치를 구비하고, 상기 제어 장치는 상기 잉크젯 기록 장치의 내부 또는 외부에 설치되어, 상기 압전 장치의 특성치를 검출하는 검출부와, 상기 잉크젯 기록 장치의 내부 또는 외부에 설치되어, 상기 특성치가 소정의 조건을 만족하는지의 여부를 판정하는 판정부와, 상기 판정부에서의 판정 결과에 기초하여 상기 잉크젯 기록 장치를 동작 가능 상태 또는 동작 불가능 상태로 하는 제어부를 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는 적어도 상기 특성치를 격납할 수 있는 기억 장치를 추가로 구비한다.
또한, 바람직하게는 상기 액체 용기 내의 액체의 소비량을 적어도 소정량까지 계측하는 측정부를 추가로 구비한다.
또한, 바람직하게는 상기 검출부는 상기 액체 용기에 설치된 적어도 2개의 상기 압전 장치의 진동 특성치를 검출하고, 상기 판정부는 적어도 2개의 상기 압전 장치의 서로의 진동 특성치의 상대적인 조건에 기초하여 상기 액체 용기 내의 액체의 소비 상태를 판정한다.
본 발명은, 노즐 개구로부터 잉크 방울을 토출하는 기록 헤드에 공급하는 액체를 수용하는 용기 본체와 상기 용기 본체 내의 액체를 검출하는 압전 장치를 가지며, 잉크젯 기록 장치에 장착된 액체 용기의 액체 소비 상태를 검출하는 방법에 있어서, 상기 잉크젯 기록 장치의 내부 또는 외부에 설치된 검출부가, 상기 액체 용기에 설치된 적어도 2개의 상기 압전 장치의 진동 특성치를 검출하는 검출 스텝과, 상기 잉크젯 기록 장치의 내부 또는 외부에 설치된 판정부가, 적어도 2개의 상기 압전 장치의 서로의 진동 특성치의 상대적인 조건에 기초하여 상기 액체 용기 내의 액체의 소비 상태를 판정하는 판정 스텝을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는 상기 진동 특성치의 상대적인 조건은 적어도 2개의 상기 압전 장치의 진동 특성치가 거의 같은 것이다.
본 발명은, 액체를 수용하는 용기 본체와 상기 용기 본체 내의 액체를 검출하는 압전 장치를 갖는 액체 용기를 착탈할 수 있는 잉크젯 기록 장치에 있어서, 상기 액체 용기로부터 액체의 공급을 받는 동시에, 노즐 개구로부터 잉크 방울을 토출하는 기록 헤드와, 상기 잉크젯 기록 장치의 가동 상태를 제어하는 제어 장치를 구비하고, 상기 제어 장치는 상기 액체 용기에 설치된 적어도 2개의 상기 압전 장치의 진동 특성치를 검출하는 검출부와, 적어도 2개의 상기 압전 장치의 서로의 진동 특성치의 상대적인 조건에 기초하여 상기 액체 용기 내의 액체의 소비 상태를 판정하는 판정부를 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는 상기 진동 특성치의 상대적인 조건은 적어도 2개의 상기 압전 장치의 진동 특성치가 거의 같은 것이다.
이하, 발명의 실시예를 통하여 본 발명을 설명하지만, 이하의 실시예는 청구항에 따른 발명을 한정하는 것은 아니며, 또한 실시예 내에서 설명되고 있는 특징의 조합의 모두가 발명의 해결 수단에 필수라고는 한정하지 않는다.
본 발명의 기본적 개념은 진동 현상을 이용함으로써, 액체 용기 내의 액체의 상태(액체 용기 내의 액체의 유무, 액체의 양, 액체의 액위, 액체의 종류, 액체의 조성을 포함한다)를 검출하는 것이다. 구체적인 진동 현상을 이용한 액체 용기 내의 액체의 상태의 검출로서는 몇개의 방법이 생각된다. 예를 들면 탄성파 발생 수단이 액체 용기의 내부에 대하여 탄성파를 발생하고, 액면 혹은 대향하는 벽에 의해서 반사하는 반사파를 수파함으로써, 액체 용기 내의 매체 및 그 상태의 변화를 검출하는 방법이 있다. 또한, 이것과는 달리, 진동하는 물체의 진동 특성으로부터 음향 임피던스의 변화를 검지하는 방법도 있다. 음향 임피던스의 변화를 이용하는 방법으로서는 압전 소자를 갖는 압전 장치 또는 액추에이터의 진동부를 진동시키고, 그 후에 진동부에 잔류하는 잔류 진동에 의해서 발생하는 역 기전력을 측정함으로써, 공진 주파수 또는 역 기전력 파형의 진폭을 검출함으로써 음향 임피던스의 변화를 검지하는 방법이나, 측정기, 예를 들면 전송 회로 등의 임피던스 검광자(analyzer)에 의해서 액체의 임피던스 특성 또는 어드미턴스 특성을 측정하여, 전류치나 전압치의 변화 또는 진동을 액체에 주었을 때의 전류치나 전압치의 주파수에 의한 변화를 측정하는 방법이 있다.
또한, 이하에 기술하는 압전 장치의 일 실시예로서의 액추에이터의 특성치에는 적어도 소자 특성치와 진동 특성치가 포함된다. 소자 특성치란, 액추에이터에 포함되는 압전성을 갖는 재료 자체의 특성치를 의미한다. 예를 들면, 액추에이터에 정전류 또는 정전압을 주었을 때의 전압치 또는 전류치나 저항치, 전기적인 용량 등의 전기적 특성이나 광학적 특성이 있다. 진동 특성치란, 액추에이터에 포함되는 진동부에 접촉하는 매체의 변화에 의한 음향 임피던스의 변화에 기초하여 변화하는 진동부의 진동 특성을 의미한다. 예를 들면, 진동부의 진동 주파수나 진폭이 있다. 또한, 진동부의 진동에 의해서 생기는 역 기전력의 특성치도 진동 특성치에 포함된다.
도 1은 본 발명이 적용되는 단색, 예를 들면 블랙 잉크용의 잉크 카트리지의 일 실시예의 단면도이다. 본 실시예에 있어서, 도 1은 잉크 카트리지 내의 잉크가 기록 헤드로부터 토출되지 않아 미소비의 상태를 도시한다.(도 2 내지 도 5 및 도 18에 대해서도 동일하다.) 도 1의 잉크 카트리지는 상기에 설명한 방법 중의 압전 장치의 진동부를 진동시키고, 그 후에 진동부에 잔류하는 잔류 진동에 의해서 생기는 역 기전력을 측정함으로써, 적어도 음향 임피던스의 변화를 검지하는 방법에 기초하고 있다. 압전 장치로서 액추에이터(106)를 사용한다.
도 1의 잉크 카트리지는 잉크(K)를 수용하는 용기 본체(1)와, 용기 본체(1) 내의 잉크(K)를 용기 본체(1)의 외부로 공급하는 잉크 공급구(2)와, 용기 본체(1) 내의 잉크(K)의 소비 상태를 검출하는 액추에이터(106)를 구비한다. 본 실시예에 따른 잉크 카트리지의 용기 본체(1)는 잉크 공급구(2)가 배치되는 공급구 형성 측벽(1010)과, 공급구 형성 측벽(1010)에 대향하는 대향 측벽(1015)을 갖는다.
본 실시예에 따른 잉크 카트리지에 있어서, 액추에이터(106)는 용기 본체(1)의 내벽 중, 대향 측벽(1015)의 내벽에 배치된다. 액추에이터(106)는 대향 측벽(1015)을 관통하는 리드 와이어(111)와 전기적으로 접속한다. 또한, 대향 측벽(1015)의 외벽에는 외부 단자(107)가 리드 와이어(111)와 전기적으로 접속하도록 설치된다. 따라서, 액추에이터(106)는 대향 측벽(1015)에 배치되지만, 리드 와이어(111)를 통하여 용기 본체(1)의 외부에 있는 외부 단자(107)와 전기적으로 접속함으로써, 외부와의 전기적인 신호를 주고 받을 수 있다. 또한, 액추에이터(106)는 잉크 카트리지가 미사용의 상태에 있어서의 잉크의 액면의 아래쪽이고, 또한 잉크의 액면의 부근에 배치된다. 따라서, 액추에이터(106)의 진동부는 잉크의 액면에 대하여 약간 아래쪽에 위치가 부여된다
용기 본체(1)의 내벽에 액추에이터(106)가 배치되는 것에 의해서, 액추에이터(106)는 외부로 돌출하지 않는다. 따라서, 잉크 카트리지의 외형은 외부 단자(107)가 돌출하는 것 이외는 액추에이터(106)가 배치되지 않는 잉크 카트리지의 외형과 거의 다르지 않다. 따라서, 잉크젯 기록 장치의 잉크 카트리지의 호울더의 규격 등과 같은, 잉크 카트리지의 외형이 물리적으로 변화함으로써 행하지 않으면 안 되는 설계상의 대폭적인 변경을 동반하지 않는다.
또한, 용기 본체(1)의 내벽, 본 실시예에 있어서는 대향 측벽(1015)에 천공하는 구멍은 리드 와이어(111)를 관통시킬 정도의 구멍이면 좋다. 따라서, 액추에이터(106)를 관통시키기 위한 비교적 큰 구멍을 용기 본체(1)의 측벽에 설치할 필요가 없다. 따라서, 용기 본체(1)의 내부가 액밀로 보유되고, 잉크가 용기 본체(1) 내에서 외부로 새는 것이 방지된다. 그 결과, 본 실시예에 따른 잉크 카트리지는 복잡한 밀봉 구조를 불필요로 한다. 또한, 복잡한 밀봉 구조가 불필요하기 때문에 제조 비용이 저렴해진다.
또한, 외부 단자(107) 및 리드 와이어(111)를 통하여 액추에이터(106)에 전류나 전압을 주는 것에 의해서, 소자 특성치를 검출할 수 있다.
더욱이, 본 실시예에서는 액추에이터(106)는 잉크 카트리지가 미사용의 상태에 있어서의 잉크의 액면의 아래쪽이고, 또한 잉크의 액면 부근에 배치되기 때문에, 잉크 카트리지를 제조할 때 혹은, 리사이클 하기 위해서는 잉크 카트리지 내에 소정량의 잉크가 실제로 들어가 있는지를 검지할 수 있다. 더욱이, 잉크 카트리지의 제조 후에 있어서, 결함을 동반하는 잉크 카트리지는 잉크의 누설이나 잉크의 증발에 의해 잉크의 양이 감소하는 경우가 있다. 이러한 경우에, 액추에이터(106)는 잉크 카트리지 내에 잉크가 소정량 들어가 있지 않는 것을 검지할 수 있기 때문에, 잉크 카트리지의 결함을 검출할 수도 있다.
또한, 잉크 카트리지를 미사용인 채로 장기간 방치한 경우에는 잉크의 증발에 의해 잉크 점성 등의 품질이 악화되는 경우가 있다. 따라서, 액추에이터(106)는 잉크 카트리지 내에 잉크가 소정량 들어가 있지 않는 것을 검지함으로써, 품질의 좋고 나쁨의 판단도 어느 정도 할 수 있다.
더욱이, 잉크 카트리지가 정확하게 장착되어 있지 않는 경우나 잉크젯 기록 장치가 경사져 있는 경우에, 잉크 카트리지가 미사용 상태임에도 불구하고, 액추에이터(106)가 잉크의 액면에서 노출됨으로써, 잉크 카트리지가 경사져 있는 것을 검출할 수 있다. 반대로, 소정량의 잉크가 소비되었음에도 불구하고 액추에이터(106)가 잉크의 액면에서 노출되지 않는 것에 의해서, 잉크 카트리지가 경사져 있는 것을 검출하여도 좋다.
액추에이터(106)가 배치되는 잉크 액면에 대한 높이에 의해서, 잉크 카트리지 내에 충전하는 잉크의 양, 잉크 카트리지의 경사, 또는 잉크 카트리지를 불량이라고 판단하는 잉크의 감소량을 변경할 수 있다. 또, 발진 수단을 별도로 설치하여, 액추에이터(106)를 단지 매체의 검출 수단으로서 사용하여도 좋다.
도 2는 본 발명에 따른 잉크 카트리지의 다른 실시예를 도시한다. 본 실시예에 따른 잉크 카트리지에서는 액추에이터(106)가, 도 1의 실시예에 따른 잉크 카트리지와 동일하게 대향 측벽(1015)에 배치된다. 본 실시예에 따른 잉크 카트리지로서는 액추에이터(106)는 잉크 카트리지가 미사용인 경우의 잉크의 액면보다 약간 위쪽에 배치된다.
본 실시예에 있어서도, 외부 단자(107) 및 리드 와이어(111)를 통하여 액추에이터(106)에 전류나 전압을 주는 것에 의해서, 소자 특성치를 검출할 수 있다.
또한, 잉크 카트리지가 정확하게 장착되어 있지 않는 경우나 잉크젯 기록 장치가 경사져 있는 경우에, 잉크 카트리지가 미사용임에도 불구하고, 액추에이터(106)가 잉크를 검지함으로써 잉크 카트리지가 경사져 있는 것을 검출할 수 있다.
도 3A는 본 발명에 따른 잉크 카트리지의 또 다른 실시예를 도시한다. 본 실시예에 따른 잉크 카트리지에서는 복수의 액추에이터(106a, 106b)가 대향 측벽(1015)에 배치된다. 또한, 액추에이터(106a, 106b)는 잉크 카트리지가 미사용인 상태에 있어서의 잉크 액면의 약간 아래쪽과, 각각 용기 본체(1)의 저면(1a) 및 대향 측벽(1015) 사이의 경계 근방에 배치된다.
따라서, 도 1의 실시예에 있어서의 액추에이터(106)와 동일한 효과가 얻어진다. 한편으로, 잉크가 소비된 잉크 엔드의 단계에서, 액추에이터(106b)와 접촉하는 매체가 잉크로부터 기체로 변경하도록, 액추에이터(106b)는 설치되어 있다. 따라서, 액추에이터(106b)는 잉크 엔드를 검지할 수 있다.
따라서, 도 3A의 실시예와 같이, 액추에이터(106a, 106b)의 2개의 액추에이터가 배치되는 것에 의해서, 액추에이터(106a, 106b)에 결함이 있는지의 여부의 판단, 잉크 카트리지에 잉크가 소정량만 들어가 있는지 여부의 검출, 및 잉크 엔드의 검출의 모두가 실시될 수 있다.
또한, 액추에이터(106a) 및 액추에이터(106b)의 서로의 특성치의 상대적인 조건에 기초하여 잉크 카트리지 내의 잉크의 소비량을 검출할 수도 있다. 보다 상세하게는 잉크 카트리지 내의 소정량의 잉크가 소비되고, 액추에이터(106a)의 주변에 잉크가 없어졌을 때에 검출된 액추에이터(106a)의 진동 특성치를 반도체 기억 수단(7)이 기억한다. 액추에이터(106b)가 검출하는 진동 특성치의 값이, 액추에이터(106a)의 주변에 잉크가 없어졌을 때에 검출된 액추에이터(106a)의 진동 특성치의 값과 거의 같은 값이 되었을 때에, 잉크의 액면이 액추에이터(106b)를 통과하였다고 판단할 수 있다. 액추에이터(106b)는 용기 본체(1)의 잉크 엔드 시의 잉크 액면의 근방에 배치되기 때문에, 잉크의 액면이 액추에이터(106b)를 통과하였다고 판단하였을 때에, 잉크 엔드라고 판단할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따르면, 용기 본체(1) 내의 잉크가 없을 때의 액추에이터(106a) 및 액추에이터(106b)의 진동 특성치를 제조 공정에서 측정할 필요가 없다. 따라서, 액추에이터(106a) 및 액추에이터(106b) 또는 잉크 카트리지의 제조가 용이하게 되어, 제조 공정이 단축된다. 또한, 액추에이터(106a) 및 액추에이터(106b)는 동일한 롯(lot)으로 제조된 것이 바람직하다. 그것에 의하여, 액추에이터(106a)와 액추에이터(106b)와의 특성이 거의 동등하게 되기 때문이다. 특성이 동등한 액추에이터(106a) 및 액추에이터(106b)를 사용함으로써 잉크 카트리지 내의 잉크를 정확하게 검출할 수 있다.
도 3B는 본 발명에 따른 잉크 카트리지의 또 다른 실시예를 도시한다. 도 3B의 실시예에 따른 잉크 카트리지는 도 3A의 실시예에 따른 잉크 카트리지의 액추에이터(106b)를 액추에이터(106a)의 근방에 배치한다. 잉크 카트리지를 잉크젯 기록 장치에 장착하였을 때에, 잉크의 액면이 액추에이터(106a)와 액추에이터(106b)의 사이에 위치하도록 액추에이터(106a) 및 액추에이터(106b)의 위치를 설계한다. 그것에 의하여, 잉크 카트리지가 정상으로 잉크젯 기록 장치에 장착된 것을 판단할 수 있다. 잉크 카트리지가 잉크젯 기록 장치에 장착되었을 때에, 액추에이터(106a)가 잉크가 없는 것을 검출하고, 동시에 액추에이터(106b)가 잉크가 있는 것을 검출한 경우에는 잉크 카트리지가 정상으로 장착되었다고 판단한다. 한편, 잉크 카트리지가 잉크젯 기록 장치에 장착되었을 때에, 액추에이터(106a) 및 액추에이터(106b)가 모두 잉크가 있는 것을 검출한 경우에는 잉크 카트리지가 정상으로 장착되어 있지 않다고 판단한다. 더욱이, 잉크 카트리지가 잉크젯 기록 장치에 장착되었을 때에, 액추에이터(106a) 및 액추에이터(106b)가 모두 잉크가 없는 것을 검출한 경우에는 잉크 카트리지 내의 잉크가 소정량만 충전되어 있지 않거나, 혹은 잉크 카트리지, 액추에이터, 서브 탱크 유닛(33; 도 7 참조)에 결함이 있다고 판단할 수 있다.
또한, 도 3B의 실시예에 따른 잉크 카트리지에 잉크를 충전할 때에, 액추에이터(106a)와 액추에이터(106b)의 사이에 잉크의 액면이 위치할 때까지 충전하여도 좋다. 액추에이터(106a)가 잉크 없음을 검지하고 또한 액추에이터(106b)가 잉크 있음을 검출함으로써, 잉크 카트리지 내에 잉크가 과부족 없이 충전되어 있는 것을 검출할 수 있다.
또한, 도 1 내지 도 3B의 실시예에 있어서의 액추에이터(106)는 대향 측벽(1015)에 배치되지만, 액추에이터(106)는 공급구 형성 측벽(1010)에 배치하여도 좋다. 또한, 도 18에 도시하는 바와 같이, 액추에이터(106)는 용기 본체(1)의 위쪽에 있는 정상 벽에 배치하여도 좋다. 또한, 2개의 액추에이터(106)가 잉크의 액면에 대하여 동일한 액위에 위치하도록 배치되어 있는 경우에는 잉크 카트리지가 경사져서 배치되어 있는 경우에, 한쪽의 액추에이터(106)만이 기체 또는 잉크를 검출하기 때문에, 잉크 카트리지가 경사져 있는 것을 검출할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 잉크 카트리지의 또 다른 실시예의 짧은 쪽 방향의 단면도를 도시한다. 용기 본체(1)는 잉크 공급구(2)가 배치되는 공급구 형성 측벽(1010;도 1 참조)과 공급구 형성 측벽(1010)에 대향하는 대향 측벽(1015; 도 1참조)의 사이를 개재하는 개재 측벽(1020a, 1020b)을 갖는다. 본 실시예에 있어서, 액추에이터(106)는 개재 측벽(1020a)에 배치된다.
본 실시예에 있어서는 액추에이터(106)는 개재 측벽(1020a)의 내벽 중, 잉크 카트리지가 미사용 상태에 있어서의 잉크의 액면의 약간 아래쪽으로 배치된다. 그러나, 도 1 내지 도 3B와 같이 액추에이터(106)를 배치하여도 좋다. 더욱이, 본 실시예에 있어서는 액추에이터(106)는 한쪽의 개재 측벽(1020a)에 배치되지만, 다른쪽의 개재 측벽(1020b)에 배치하여도 좋다.
도 5는 진동 영역이 긴 단일의 액추에이터(106)를 배치한 잉크 카트리지의 단면도이다. 액추에이터(106)의 진동 영역은 잉크가 소비되기 전의 잉크의 액면 근방으로부터 저면(1a)까지 연장되고 있다.
본 실시예에 따르면 단일의 액추에이터(106)로, 액추에이터(106)에 결함이 있는지의 여부의 판단, 잉크 카트리지에 잉크가 소정량만 들어가 있는지의 여부의 검출, 및 잉크 엔드의 검출의 모든 실시를 가능하게 한다.
또한, 액추에이터(106)의 적어도 2개의 진동 특성치에 기초하여 용기 내의 액체의 소비 상태를 판정할 수 있다.
도 6은 복수 종류의 잉크를 수용하는 잉크 카트리지의 일 실시예를 도시하는 이면에서 본 사시도이다. 용기(8)는 격벽에 의해 3개의 잉크실(9, 10 및 11)로 분할된다. 각각의 잉크실에는 잉크 공급구(12, 13 및 14)가 형성되어 있다. 액추에이터(15, 16 및 17)가, 공급구 형성 측벽(1012, 1013 및 1014)에 배치된다. 액추에이터(15, 16 및 17)는 용기 본체(1)에 포함되는 다른 측벽에 배치하여도 좋다.
도 7은 도 1에 도시한 잉크 카트리지를 사용한 잉크젯 기록 장치의 주요부의 실시예를 도시하는 단면도이다. 기록 용지의 폭 방향으로 왕복으로 움직일 수 있는 카트리지(30)는 서브 탱크 유닛(33)을 구비한다. 기록 헤드(31)가 서브 탱크 유닛(33)의 하면에 설치되어 있다. 또한, 잉크 공급 바늘(32)은 서브 탱크 유닛(33)의 잉크 카트리지 탑재면측에 설치되어 있다. 또한, 적어도 액추에이터(106)의 특성치가 소정의 조건을 만족하지 않는 경우에 에러를 표시하는 출력부로서의 패널(2000)이 잉크젯 기록 장치 내에 배치된다. 또는 외부의 호스트 컴퓨터(3000)에 에러를 표시하도록, 호스트 컴퓨터(3000)에 접속하는 외부 출력 단자(2500)를 잉크젯 기록 장치에 설치하여도 좋다. 또한, 도 7에 있어서 외부 단자(107)는 잉크젯 기록 장치의 카트리지 호울더(도 7에서는 도시하지 않고 ) 등을 통하여 외부 출력 단자(2500)에 전기적 또는 광학적으로 접속한다.
용기 본체(1)의 잉크 공급구(2)를 서브 탱크 유닛(33)의 잉크 공급 바늘(32)에 삽입하면, 밸브 바디(6)가 스프링(5)에 맞서서 후퇴하고, 잉크 유로가 형성되며, 용기 본체(1) 내의 잉크가 잉크실(34)에 흘러들어온다. 잉크실(34)에 잉크가 충전된 후에, 기록 헤드(31)의 노즐 개구에 부압(負厭)을 작용시켜 기록 헤드(31)로부터 잉크를 토출하여 기록 동작을 실행한다.
또한, 도 1 내지 도 5 및 도 18의 실시예에 있어서, 잉크 카트리지가 잉크젯 기록 장치에 장착되어 잉크실(34)에 잉크가 충전되었을 때에, 잉크의 액면이 도시하는 위치에 오도록, 잉크 카트리지, 액추에이터(106)의 위치 및 잉크실(34)의 용량을 설계하는 것이 바람직하다. 따라서, 도 1 내지 도 5 및 도 18에 도시하는 잉크의 액면이 잉크 카트리지의 제조 시에 있어서의 액면의 레벨이라고는 한정하지 않는다.
기록 동작에 의해 기록 헤드(31)에 있어서 잉크가 소비되면, 막 밸브(36)의 하류측의 압력이 저하하기 때문에, 막 밸브(36)가 개방된다. 막 밸브(36)가 개방하는 것에 의해, 잉크실(34)의 잉크는 잉크 공급로(35)를 통하여 기록 헤드(31)에 흘러 들어온다. 기록 헤드(31)로의 잉크의 유입에 따라, 용기 본체(1)의 잉크는 잉크 공급 바늘(32)을 통하여 서브 탱크 유닛(33)에 흘러 들어오고, 인자가 반복된다.
도 8은 본 발명의 잉크젯 기록 장치의 제어 장치를 도시하는 블록도이다. 본 발명의 잉크젯 기록 장치는 잉크 방울을 기록 용지에 토출하여 인자하는 기록 헤드(702)와, 기록 헤드(702)를 기록 용지의 폭 방향(주주사 방향)으로 왕복 이동시키는 카트리지(700)와, 카트리지(700)에 장착되고, 기록 헤드(702)에 잉크를 공급하는 잉크 카트리지(180)를 갖는다. 카트리지(700)는 카트리지 구동 모터(716)에 접속되어 있다. 카트리지 구동 모터(716)를 구동하는 것에 의해 카트리지(700)및 기록 헤드(702)가 기록 용지의 폭 방향으로 왕복 이동한다. 카트리지 모터 제어 수단(722)은 카트리지 구동 모터(716)를 제어한다.
잉크 카트리지(180)에 장착된 액추에이터(106)는 압전 장치 제어 수단(720)에 의해서 제어된다. 압전 장치 제어 수단(720)에 의해서 제어된 액추에이터(106)의 특성치는 특성치 검출부(810)에 의해서 검출된다. 예를 들면, 압전 장치 제어 수단(720)이 액추에이터(106)에 정전압을 인가함으로써, 액추에이터(106)에 포함되는 압전 소자에 흐르는 전류치를, 특성치 검출부(810)가 검출한다. 그것에 의하여, 특성치 검출부(810)는 압전 소자의 저항치를 검출할 수 있다. 또한, 교류 전원을 사용함으로써, 특성치 검출부(810)는 압전 소자의 전기적인 용량을 검출하여도 좋다.
특성치 검출부(810)은 액추에이터(106)의 진동부의 진동 특성을 검출하여도 좋다. 예를 들면, 압전 장치 제어 수단(720)이 액추에이터(106)에 전압을 인가하고, 액추에이터(106)의 진동부에 잔류하는 잔류 진동에 의해서 생기는 역 기전력을 특성치 검출부(810)가 검출한다. 그것에 의하여, 특성치 검출부(810)는 잔류 진동의 공진 주파수나 역 기전력의 진폭을 검출할 수 있다.
특성치 검출부(810)에서 검출된 액추에이터(106)의 특성치는 특성치 판정부(820)에 송신된다. 한편, 특성치가 만족되어야 할 소정의 조건을 미리 기억부(850)에 기억시켜 둔다. 소정의 조건은 특성치에 따라서 설정하면 좋다. 예를 들면, 특성치가 압전 소자의 저항치인 경우에는 그 압전 소자의 저항치가 만족해야할 스펙을 소정의 조건으로 한다. 또한, 예를 들면, 특성치가 액추에이터(106)의 공진 주파수로서 판정하는 경우에는 그 공진 주파수가 만족해야 할 스펙를 소정의 조건으로 한다. 특성치 검출부(810)가 액추에이터(106)의 특성치를 검출하는 타이밍에 대응하여, 기억부(850)가 소정의 조건을 특성치 판정부(820)에 송신한다. 특성치 판정부(820)에 송신된 특성치는 특성치 판정부(820)에 포함되는 비교기에 의해서, 소정의 조건과 비교된다.
특성치가 소정의 조건을 만족하지 않는다고 특성치 판정부(820)가 판단하는 경우에는 특성치 판정부(820)는 출력부(840)에 에러 신호를 송신한다. 출력부(840)는 에러 신호에 따라서 에러 표시를 출력한다. 출력부(840)는 예를 들면, 도 7에 도시되는 패널(2000)이나 외부 출력 단자(2500)이다. 외부 출력 단자(2500)는 에러 신호를 외부의 호스트 컴퓨터(3000)로 출력할 수 있도록, 호스트 컴퓨터(3000)와 접속한다. 에러 표시는 잉크 카트리지에 결함이 있는 취지나 잉크 카트리지를 교환해야 할 취지, 특성치, 특성치 판정부(820)에 있어서의 판정 결과 등의 표시이다. 에러 표시는 단지 빛을 발생하는 수단이나 음성을 발생하는 수단이라도 좋다. 또한, 특성치 판정부(820)는 제어부(750)로 동작 불가능 신호를 송신한다. 동작 불가능 신호는 잉크젯 기록 장치에 인자(printing), 클리닝(cleaning), 플래싱(flashing) 등의 동작을 실행시키지 않는 상태, 즉, 잉크젯 기록 장치를 동작 불가능 상태로 하기 위한 신호이다. 동작 불가능 신호를 받은 잉크젯 기록 장치는 동작을 실행하지 않고, 또는 동작을 중지한다. 잉크젯 기록 장치가 동작 불가능 상태에 있는 경우에, 유저가 잉크젯 기록 장치를 동작시키는 것을 선택할 수 있도록 설계하여도 좋다(도시하지 않음).
한편, 특성치가 소정의 조건을 만족한다고 특성치 판정부(820)가 판단하는 경우에는 특성치 판정부(820)는 제어부(750)로 동작 가능 신호를 송신한다. 동작 가능 신호는 잉크젯 기록 장치가 인자, 클리닝, 플래싱, 대기 등의 동작을 실행할 수 있는 상태, 즉, 잉크젯 기록 장치를 동작 가능 상태로 하기 위한 신호이다. 동작 가능 신호를 받은 잉크젯 기록 장치는 동작을 개시 또는 재개할 수 있고, 또는 동작 전의 대기 상태가 된다. 더욱이, 출력부(840)가, 특성치가 소정의 조건을 만족하는 것, 잉크젯 기록 장치가 동작 가능 상태인 것 등을 알리는 표시를 출력하여도 좋다.
특성치 검출부(810)가 액추에이터(106)의 특성치를 검출하는 타이밍은 잉크 카트리지가 잉크젯 기록 장치에 장착되었을 때라도 좋다. 또한, 잉크 소비량 측정부(830)가 잉크 카트리지 내의 잉크가 소정량만 소비된 것을 계측하였을 때라도 좋다.
잉크 소비량 측정부(830)가 잉크 카트리지 내의 잉크가 소정량만 소비된 것을 계측하였을 때를 더욱 상세하게 설명한다. 잉크 소비량 측정부(830)는 기록 헤드로부터 토출되는 잉크 방울의 양이나 클리닝, 플래싱 시에 사용되는 잉크의 양을 적산함으로써 잉크 카트리지 내의 잉크의 소비량을 계산한다. 잉크 소비량 측정부(830)에서 측정된 잉크의 계산상의 소비량의 정보는 특성치 판정부(820)에 송신된다. 한편으로, 계산상의 소비량이 만족되어야 할 소정의 조건을 미리 기억부(850)에 기억시켜 둔다. 소정의 조건은 기록 헤드로부터 토출되는 잉크 방울의 양, 클리닝이나 플래싱의 빈도, 액추에이터(106)가 배치되는 위치 등에 따라서 설정하면 좋다. 기억부(850)는 기억된 소정의 조건을 특성치 판정부(820)에 송신한다. 특성치 판정부(820)는 잉크 소비량 측정부(830)에 있어서의 계산상의 잉크의 소비량이 소정량에 도달하였을 때에, 제어부(750)에 신호를 발한다. 제어부(750)의 압전 장치 제어 수단(720)은 특성치 판정부(820)로부터의 신호에 따라서 액추에이터(106)에 전압 등을 준다. 그것에 의하여, 특성치 검출부(810)가 액추에이터(106)의 특성치의 검출을 행한다.
또한, 잉크 소비량 측정부(830)에 미리 설정되는 잉크 방울의 양이나 클리닝, 플래싱 시에 사용되는 잉크의 양은 실제로 토출되는 잉크의 양과 사용 환경 등에 의해 오차가 생기는 경우가 많다. 따라서, 기억부(850)에 기억되는 소정의 조건은 어느 정도의 유여를 가감한 것으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 잉크 카트리지가 잉크젯 기록 장치에 장착되었을 때에 액추에이터(106)의 특성치를 검출하는 경우에는 기억부(850)에 기억되는 소정의 조건으로서의 잉크의 소비량을 제로에 설정하여도 좋다.
잉크젯 기록 장치는 비인자 영역에 기록 헤드(702)를 밀봉하는 캡(712)을 추가로 탑재한다. 캡(712)은 흡인 펌프(718)에 튜브를 개재시켜 접속되고, 부압의 공급을 받아 기록 헤드(702)의 전 노즐로부터 잉크를 토출함으로써 기록 헤드(702)의 노즐 개구를 클리닝한다. 또는 기록 헤드(702)를 캡(712)에 위치를 부여하여, 기록 헤드(702)의 전 노즐로부터 잉크를 토출함으로써 플래싱한다. 이러한 클리닝 처리, 플래싱 처리, 인자 상태와 비인자 상태의 전환 시를 액추에이터(106)의 특성치를 검출하는 타이밍으로 하여도 좋다.
또한, 특성치 검출부(810), 특성치 판정부(820), 잉크 소비량 측정부(830),출력부(840) 및 기억부(850)는 잉크젯 기록 장치의 내부, 예를 들면, 제어부(750)의 내부에 배치하여도 좋고, 외부에 배치되는 장치, 예를 들면, 외부의 호스트 컴퓨터에 배치하여도 좋다. 적합하게는 압전 장치의 동작에 관여하는 특성치 검출부(810), 특성치 판정부(820), 잉크 소비량 측정부(830), 출력부(840) 및 기억부(850)는 잉크 카트리지에 배치된다. 압전 장치의 동작에 관여하는 부재가 고장난 경우를 고려하여, 잉크 카트리지와 동시에 교환할 수 있도록 구성한 쪽이 바람직하기 때문이다. 더욱이, 압전 장치의 동작에 관여하는 특성치 검출부(810), 특성치 판정부(820), 잉크 소비량 측정부(830), 출력부(840) 및 기억부(850)는 잉크젯 기록 장치로부터 용이하게 착탈 가능하도록 장착된 기록 헤드에 배치하여도 좋다.
도 9 및 도 10은 도 1의 실시예에 따른 잉크 카트리지가 장착된 잉크젯 기록 장치의 제어 방법을 도시한 플로이다. 또한, 도 2 내지 도 6의 실시예에 따른 잉크 카트리지를 도 1의 실시예에 따른 잉크 카트리지로 바꿔 사용하여도 좋다.
도 9는 도 1에 도시하는 잉크 카트리지가 잉크젯 기록 장치에 장착되고 나서, 잉크젯 기록 장치가 동작 가능 상태 또는 동작 불가능 상태가 되기까지의 플로이다.
도 9의 플로를 기초로 도 8을 참조하면서, 잉크젯 기록 장치의 동작을 설명한다. 잉크 카트리지가 잉크젯 기록 장치에 장착된다. 잉크 카트리지가 장착되었을 때에, 잉크젯 기록 장치는 잉크 카트리지가 장착된 것을 인식한다. 잉크 카트리지가 장착된 것을 인식하는 수단은 특히 한정되지 않는다. 예를 들면, 잉크젯 기록 장치가 잉크 카트리지에 배치되어 있는 반도체 기억 수단(7)을 검출함으로써 잉크 카트리지가 장착된 것을 인식하여도 좋다. 또한, 잉크 카트리지에 돌기(도시하지 않음)를 설치하고, 잉크 카트리지가 장착될 때에, 돌기가 잉크젯 기록 장치에 미리 설치된 스위치(도시하지 않음)를 누른다. 그것에 의하여, 스위치가 전기적으로 도통시켜, 잉크젯 기록 장치는 잉크 카트리지가 장착된 것을 인식하여도 좋다. 혹은, 잉크 카트리지가 장착되었을 때에, 유저가 잉크젯 기록 장치에 임의의 수단에 의해서 입력하여도 좋다.
다음에, 압전 장치 제어 수단(720)이, 액추에이터(106)의 소자 특성치를 검출하는 소자 특성 검출 신호를 액추에이터(106)로 송신한다. 소자 특성 검출 신호는 예를 들면, 전류나 전압이다. 그 후, 도 9의 (A)에 있어서, 특성치 검출부(810)가 액추에이터(106)의 소자 특성치를 검출하고, 특성치 판정부(820)가 소자 특성치를 판정한다.
액추에이터(106)의 소자 특성치가 소정의 조건을 만족하지 않는 경우에는 출력부(840)에 에러(0)의 표시를 한다. 예를 들면, 잉크젯 기록 장치 내에 배치되는 표시부로서의 패널(2000)에, 또는 잉크젯 기록 장치에 설치되는 외부 출력 단자(2500)에 접속하는 외부의 호스트 컴퓨터(3000)에, 에러(0)의 표시를 한다. 또는 재차, 액추에이터(106)로 소자 특성 검출 신호를 송신하는 명령(S0)을 잉크젯 기록 장치로 돌려 주어도 좋다. 이러한 경우에는 명령(S0)에 의해 소자 특성 검출 신호가 소정의 회수 송신되었음에도 불구하고, 액추에이터(106)가 소자 특성치가 소정의 조건을 만족하지 않는 경우에 에러(0)의 표시를 출력하도록 설정하여도 좋다. 더욱이, 소자 특성 검출 신호가 소정 회수 송신되었을 때의 액추에이터(106)의 소자 특성치의 평균치가 소정의 조건을 만족하지 않는 경우에 에러(0)의 표시를 출력하도록 설정하여도 좋다. 더욱이, 복수의 소자 특성치 중의 최대치가 소정의 범위 내인지의 여부 또는 최소치가 소정의 범위 내인지의 여부에 기초하여 판단할 수도 있다.
에러(0)의 표시는 단지 에러인 것을 유저에게 통지하는 표시라도 좋다. 바람직하게는 에러(0)의 표시는 액추에이터(106)가 불량인 취지 표시, 소자 특성치, 특성치 판정부(820)에 있어서의 판정 결과 등이다. 에러(0)가 표시됨과 동시에, 잉크젯 기록 장치는 동작 불가능 상태가 된다. 잉크젯 기록 장치가 동작 불가능 상태인 취지를 출력부(840)가 표시하여도 좋다. 또한, 잉크젯 기록 장치가 동작 불가능 상태인 취지를 기억부(850)가 기억하여도 좋다. 그것에 의하여, 잉크젯 기록 장치의 과거의 데이터가 보존된다. 또한, 동작 불가능 상태란 기록 장치로서의 동작이 불가능한 상태이다. 또한, 본 실시예에 따른 잉크젯 기록 장치는 동작 불가능 상태이더라도, 새로운 잉크 카트리지로의 교환을 할 수 있도록 하기 위해서 잉크 카트리지를 소정의 위치로 이동시키기 위한 신호나, 후술하는 유저에 의한 선택 등의 신호를 수신할 수 있는 상태로 되어 있다.
액추에이터(106)의 소자 특성치의 불량으로서는 압전 소자의 불량과 압전 소자로 배선의 접촉 불량이 생각된다. 압전 소자의 불량은 압전 소자의 소자 특성 자체가 불량이기 때문에 발생한다. 압전 소자로의 배선의 접촉 불량은 도 11의 11A, 11B, 11C에서, 압전층(160), 상부 전극(164), 하부 전극(166), 상부 전극 단자(168), 하부 전극 단자(170), 보조 전극(172)의 전기적인 접촉이나 액추에이터(106)로부터 특성치 검출부(810)까지의 배선의 전기적인 접촉이 단절하기 때문에 발생한다.
유저는 에러(0)의 표시를 바탕으로, 잉크젯 기록 장치를 동작 불가능 상태로 유지한 상태에서, 잉크 카트리지를 교환한다. 또는 이미 장착되어 있는 잉크 카트리지로 잉크젯 기록 장치를 동작 가능 상태로 하기 위해서, 유저가 명령(S2)을 선택할 수 있도록 설정하여도 좋다. 명령(S2)에 의해서 잉크젯 기록 장치는 동작을 할 수 있는 상태가 된다. 액추에이터(106)의 소자 특성치를 포함시켜, 과거의 에러 및 명령의 내용은 기억부(850)에 기억시켜 두는 것이 바람직하다.
액추에이터(106)의 소자 특성치가 소정의 조건을 만족하는 경우에는 압전 장치 제어 수단(720)으로부터 액추에이터(106)로 동작 신호가 송신된다(도 9의 (B) 참조). 액추에이터(106)는 동작 신호를 수신한다. 액추에이터(106)에 결함이 없는 경우에는 액추에이터(106)는 소정의 동작을 한다. 한편으로, 액추에이터(106)에 결함이 있는 경우에는 액추에이터(106)는 소정의 동작을 하지 않는다. 액추에이터(106)가 소정의 동작을 하였는지의 여부의 판단은 특성치 검출부(810)가 액추에이터(106)의 진동 특성을 검출하였는지를 특성치 판정부(820)가 판정함으로써 판단할 수 있다.
도 9의 (B)에 있어서, 액추에이터(106)가 소정의 동작을 하지 않는 경우에는 에러(1)의 표시가 출력부(840)에 출력된다. 액추에이터(106)가 소정의 동작을 하지 않는 경우에는 재차, 액추에이터(106)로 동작 신호를 송신하는 명령(S1)을 잉크젯 기록 장치로 돌려주어도 좋다. 이러한 경우에는 명령(S1)에 의해 동작 신호가 소정 회수 송신되었음에도 불구하고, 액추에이터(106)가 동작하지 않는 경우에 에러(1)의 표시를 출력하도록 설정하면 좋다.
에러(1)의 표시는 단지 에러인 것을 유저에게 통지하는 표시라도 좋다. 바람직하게는 에러(1)의 표시는 잉크 카트리지가 불량인 취지, 또는 잉크 카트리지에 배치되는 액추에이터(106)가 불량인 취지, 특성치, 특성치 판정부(820)에 있어서의 판정 결과 등의 표시이다. 액추에이터(106)가 배치되어 있지 않는 잉크 카트리지가, 잉크젯 기록 장치에 장착된 것을 에러(1)의 표시로 할 수도 있다. 액추에이터(106)가 소정의 동작을 하지 않는 경우에는 에러(1)가 표시됨과 동시에, 잉크젯 기록 장치는 동작 불가능 상태가 된다.
유저는 에러(1)의 표시에 의해서, 동작 불가능 상태를 유지한 채로, 잉크 카트리지를 교환한다. 또는 이미 장착되어 있는 잉크 카트리지로 동작 가능 상태로 하기 위해서, 유저가 명령(S2)를 선택할 수 있도록 설정하여도 좋다. 명령(S2)에 의해서 잉크젯 기록 장치는 동작할 수 있는 상태가 된다. 과거의 에러 및 명령은 기억부(850)에 기억시켜 두는 것이 바람직하다.
도 9의 (B)에 있어서, 액추에이터(106)가 소정의 동작을 한 경우에는 액추에이터(106)가 검지한 잔류 진동으로부터 얻어지는 초기 진동 특성치가 소정의 조건을 만족하는지를 판단한다. 초기 진동 특성치로서는 액추에이터(106)의 진동부에 잔류한 잔류 진동에 의해서 생긴 역 기전력의 공진 주파수, 진폭, 파장, 소정시간내의 파수(波數), 소정 파수가 경과하기까지의 시간 등이 있다. 보다 상세하게는 도 11 내지 도 19에 도시한다. 또한, 소정의 조건은 초기 진동 특성치의 기대치에 일정한 유여를 가감한 범위, 액추에이터(106)나 잉크 카트리지의 제조 시에 미리 측정한 특성치의 실측치에 일정한 유여를 가감한 범위에 실측치가 포함되는 경우가 있다. 또한, 소정의 조건은 상한 또는 하한만을 규정하는 조건이라도 좋다.
도 9의 (C)에 있어서, 초기 진동 특성치의 값이 소정의 조건을 만족하지 않는 경우에는 에러(2)의 표시가 출력부(840)에 출력된다. 또한, 초기 진동 특성치가 소정의 조건을 만족하지 않는 경우에는 재차, 액추에이터(106)로 동작 신호를 송신하는 명령(S3)을 잉크젯 기록 장치로 돌려주어도 좋다. 이러한 경우에는 액추에이터(106)가 소정의 회수 동작함으로써 얻어진, 복수의 초기 진동 특성치의 평균치, 최대치 또는 최소치에 기초하여 판단할 수 있다. 복수의 초기 진동 특성치의 평균치, 최대치 또는 최소치가 소정의 범위 내가 아닌 경우에는 에러(2)의 표시를 출력하도록 설정할 수 있다.
에러(2)의 표시는 단지 에러인 것을 유저에게 통지하는 표시라도 좋다. 보다 바람직하게는 에러(2)의 표시는 잉크 카트리지가 불량인 것, 특성치, 특성치 판정부(820)에 있어서의 판정 결과의 표시이다. 에러(2)의 표시에 의한 잉크 카트리지의 불량으로서는, 예를 들면, 잉크 카트리지의 제조 시에 잉크가 소정량 들어가 있지 않기 때문에 잉크의 액위가 액추에이터(106)의 위치에 도달하지 않는 경우, 잉크 카트리지나 잉크젯 기록 장치가 경사져 있기 때문에 잉크가 액추에이터(106)의 주변에 없는 경우, 잉크 카트리지가 장기간 미사용인 채로 방치되는 것에 의해서 잉크가 증발하고, 잉크의 액위가 액추에이터(106)의 위치에 도달하지 않는 경우, 잉크 카트리지의 결함에 의해 잉크가 새거나 또는 증발하여, 잉크의 액위가 액추에이터(106)에 위치에 도달하지 않는 경우, 일단 사용된 잉크 카트리지가 잉크젯 기록 장치에 재장착된 경우 등이 있다. 초기 진동 특성치가 소정의 조건을 만족하지 않는 경우에는 에러(2)가 표시됨과 동시에, 잉크젯 기록 장치는 인자 불가능 상태가 된다.
유저는 에러(2)의 표시에 의해서, 잉크젯 기록 장치를 인자 불가능 상태로 유지한 채로, 잉크 카트리지를 교환한다. 또는 이미 장착되어 있는 잉크 카트리지로 동작 가능 상태로 하기 위해서, 유저가 명령(S2)를 선택할 수 있도록 설정하여도 좋다. 명령(S2)에 의해서 잉크젯 기록 장치는 동작할 수 있는 상태가 된다. 과거의 에러 및 명령은 기억부(850)에 기억시켜 두는 것이 바람직하다.
도 9의 (C)에 있어서, 초기 진동 특성치가 소정의 조건을 만족하는 경우에는 잉크젯 기록 장치는 동작 가능 상태가 된다.
도 9에 있어서는 잉크 카트리지가 잉크젯 기록 장치에 장착되었을 때의 플로를 도시하였다. 그러나, 잉크젯 기록 장치가 동작을 개시하기 직전에 도 9의 플로를 실행하여도 좋다. 또한, 잉크젯 기록 장치가 비인자 상태에 있을 때에 도 9의 플로를 실행하여도 좋다. 더욱이, 기록 헤드의 클리닝, 플래싱, 와이핑(wiping)을 할 때에 도 9의 플로를 실행하여도 좋다. 또한, 미리 설정된 적당한 시간에 도 9의 플로를 실행하여도 좋다.
도 10은 잉크가 소정량 소비되었을 때, 액추에이터(106)의 특성치를 검출하고, 잉크젯 기록 장치가 동작 가능 상태가 되기까지의 플로이다. 도 10의 플로를 바탕으로, 도 8을 참조하여, 잉크젯 기록 장치의 동작을 설명한다.
도 10의 플로는 잉크젯 기록 장치의 동작에 있어서, 예를 들면, 페이지를 바꿀 때마다, 비인자 상태로의 이행마다 또는 미리 설정되어 있는 시간의 경과마다 개시하면 좋다.
잉크 소비량 측정부(830)는 기록 헤드가 토출한 잉크 방울의 수, 및 기록 헤드에 설치되는 노즐의 막힘이나 매니스커스(meniscus)를 회복시키기 위해서 메인터넌스, 예를 들면, 플래싱이나 클리닝의 회수를 카운트하는 것에 의해, 기록 헤드가 토출한 잉크의 양을 계측한다.
기록 헤드가 토출한 잉크의 양의 계측치는 잉크 카트리지 내의 잉크의 소비량과 거의 일치한다. 잉크의 소비량의 계측치가 소정의 기준치에 도달하지 않는 경우에는 잉크젯 기록 장치는 동작을 속행한다. 잉크의 소비량의 계측치가 소정의 값에 도달하였을 때에는 잉크젯 기록 장치는 액추에이터(106)로 동작 신호를 송신한다. 또한, 소정의 기준치는 잉크의 실제의 소비량과, 기록 헤드(31)가 토출한 잉크의 양의 계측치의 차를 고려하여, 기준치에 유여를 가감하는 것이 바람직하다.
액추에이터(106)는 동작 신호를 수신한다. 액추에이터(106)에 결함이 없는 경우에는 액추에이터(106)는 소정의 동작을 한다. 한편으로, 액추에이터(106)에 결함이 있는 경우에는 액추에이터(106)는 소정의 동작을 하지 않는다(도 10의 (A) 참조). 액추에이터(106)가 소정의 동작을 하였는지의 여부의 판단은 특성치 검출부(810)가 액추에이터(106)의 진동 특성을 검출하였는지를 특성치 판정부(820)가 판정함으로써 판단할 수 있다.
도 10의 (A)에 있어서, 액추에이터(106)가 소정의 동작을 하지 않는 경우에는 출력부(840)에, 에러(3)의 표시를 한다. 또한, 액추에이터(106)가 소정의 동작을 하지 않는 경우에는 재차, 액추에이터(106)로 동작 신호를 송신하는 명령(S4)을 잉크젯 기록 장치로 돌려 주어도 좋다. 이러한 경우에는 명령(S4)에 의해 동작 신호가 소정 회수 송신되었음에도 불구하고, 액추에이터(106)가 동작하지 않는 경우에 에러(3)의 표시를 출력하도록 설정한다.
에러(3)의 표시는 단지 에러인 것을 유저에게 통지하는 표시라도 좋다. 바람직하게는 에러(3)의 표시는 잉크 카트리지가 불량인 취지, 잉크 카트리지에 배치되는 액추에이터(106)가 불량인 취지, 잉크젯 기록 장치를 정지하는 취지, 특성치, 특성치 판정부(820)에서의 판정 결과 등의 표시이다. 액추에이터(106)가 배치되어 있지 않는 잉크 카트리지가, 잉크젯 기록 장치에 장착된 것을 에러(3)의 표시로 할 수도 있다. 액추에이터(106)가 소정의 동작을 하지 않는 경우에는 에러(3)가 표시됨과 동시에, 잉크젯 기록 장치는 동작 불가능 상태가 된다.
유저는 에러(3)의 표시에 의해서, 잉크젯 기록 장치를 동작 불가능 상태로 유지한 채로, 잉크 카트리지를 교환한다. 또는 이미 장착되어 있는 잉크 카트리지로 인자를 속행하기 위해서, 유저가 명령(S5)을 선택할 수 있도록 설정하여도 좋다. 명령(S5)에 의해서 잉크젯 기록 장치는 동작할 수 있는 상태가 된다. 과거의 에러 및 명령은 기억부(850)에 기억시켜 두는 것이 바람직하다.
도 10의 (A)에 있어서, 액추에이터(106)가 소정의 동작을 한 경우에는 액추에이터(106)가 검지한 잔류 진동으로부터 얻어지는 중간 진동 특성치가 소정의 조건을 만족하는지의 여부를 판단한다(도 10의 (B)). 중간 진동 특성치로서는 액추에이터(106)의 진동부에 잔류한 잔류 진동에 의해서 생긴 역 기전력의 공진 주파수, 진폭, 파장, 소정 시간 내의 파수, 소정 파수가 경과하기까지의 시간 등이 있다. 초기 진동 특성치가 계측되어 있는 경우에는 중간 진동 특성치는 초기 진동 특성치와 동종의 특성치인 것이 바람직하다. 또한, 중간 진동 특성치가 만족되어야 할 소정의 조건은 중간 진동 특성치의 기대치에 일정한 유여를 가감한 범위, 액추에이터(106)나 잉크 카트리지의 제조 시에 미리 측정한 특성치의 실측치에 일정한 유여를 가감한 범위, 또는 다른 특성치, 예를 들면, 상술한 초기 진동 특성치와의 상대 관계에 의해서 결정되는 범위에 중간 진동 특성치가 포함되는 것으로 할 수 있다. 또한, 소정의 조건은 상한 또는 하한만을 규정하는 것이라도 좋다. 또한, 중간 진동 특성치가 만족되어야 할 소정의 조건은 초기 진동 특성치가 만족되어야 할 조건과 동일하여도 좋다. 또한, 초기 진동 특성치 및 중간 진동 특성치는 단일의 액추에이터(106)로부터 검출된 적어도 2개의 진동 특성치의 한쪽 및 다른쪽이라도 좋다. 더욱이, 특성치 검출부(810)가 검출하고, 특성치 판정부(820)가 판정하는 특성치는 단일 종류의 특성치라도 좋고, 복수 종류의 특성치라도 좋다.
도 10의 (B)에 있어서, 중간 진동 특성치가 소정의 조건을 만족하지 않는 경우에는 출력부(840)에 에러(4)의 표시를 한다. 또한, 재차, 액추에이터(106)로 동작 신호를 송신하는 명령(S6)을 잉크젯 기록 장치로 돌려주어도 좋다. 이러한 경우에는 액추에이터(106)가 소정 회수 동작함으로써 얻어진, 복수의 중간 진동 특성치의 평균치, 최대치 또는 최소치에 기초하여 판단할 수 있다. 복수의 중간 진동 특성치의 평균치, 최대치 또는 최소치가 소정의 조건을 만족하지 않는 경우에 출력부(840)에 에러(4)의 표시를 출력하도록 설정한다.
에러(4)의 표시는 단지 에러인 것을 유저에게 통지하는 표시라도 좋다. 바람직하게는 에러(4)의 표시는 잉크 카트리지가 불량인 취지, 특성치, 특성치 판정부(820)에 있어서의 판정 결과의 표시이다. 에러(4)의 표시에 의한 잉크 카트리지의 불량으로서는 예를 들면, 잉크 카트리지나 잉크젯 기록 장치가 경사져 있기 때문에 잉크가 액추에이터(106)의 주변에 있는 경우, 잉크 카트리지로부터 기록 헤드로 잉크가 공급되어 있지 않는 경우, 기록 헤드의 결함에 의해 잉크가 토출되지 않는 경우 등이 있다. 중간 진동 특성치가 소정의 조건을 만족하지 않는 경우에는 에러(4)가 표시됨과 동시에, 잉크젯 기록 장치는 동작 불가능 상태가 된다.
유저는 에러(4)의 표시에 의해서, 잉크젯 기록 장치를 동작 불가능 상태로 유지한 채로, 잉크 카트리지를 교환한다. 또는 이미 장착되어 있는 잉크 카트리지로 동작을 재개하기 위해서, 유저가 명령(S5)를 선택할 수 있도록 설정하여도 좋다. 명령(S5)에 의해서 잉크젯 기록 장치는 동작할 수 있는 상태가 된다. 과거의 에러 및 명령은 기억부(850)에 기억시켜 두는 것이 바람직하다.
도 10의 (B)에 있어서, 중간 진동 특성치의 값이 소정의 조건을 만족하는 경우에는 잉크젯 기록 장치는 동작 가능 상태가 된다.
도 9 및 도 10의 실시예는 각각 한쪽의 잉크젯 기록 장치의 제어 방법만을 실행하여도 좋다. 또한, 도 9 및 도 10의 실시예를 일련의 잉크젯 기록 장치의 제어 방법으로서 실행하여도 좋다.
도 11 내지 도 12는 압전 장치의 일 실시예인 액추에이터(106)의 상세 및 등가 회로를 도시한다. 여기서 말하는 액추에이터는 적어도 음향 임피던스의 변화를 검지하여 액체 용기 내의 액체의 소비 상태를 검출하는 방법에 사용된다. 특히, 잔류 진동에 의해 공진 주파수의 검출을 함으로써, 적어도 음향 임피던스의 변화를 검지하여 액체 용기 내의 액체의 소비 상태를 검출하는 방법에 사용된다. 도 11의 11A는 액추에이터(106)의 확대 평면도이다. 도 11의 11B는 액추에이터(106)의 B-B 단면을 도시한다. 도 11의 11C는 액추에이터(106)의 C-C 단면을 도시한다. 또한 도 12의 (A) 및 (B)는 액추에이터(106)의 등가 회로를 도시한다. 또한, 도 12의 (C) 및 (D)는잉크 카트리지 내에 잉크가 채워져 있을 때의 액추에이터(106)를 포함하는 주변 및 그 등가 회로를 도시하고, 도 12의 (E) 및 (F)는 잉크 카트리지 내에 잉크가 없을 때의 액추에이터(106)를 포함하는 주변 및 그 등가 회로를 도시한다.
액추에이터(106)는 거의 중앙에 원 형상의 개구(161)를 갖는 기판(178)과, 개구(161)를 피복하도록 기판(178)의 한쪽의 면(이하, 「표면」이라고 한다.)에 배치되는 진동판(176)과, 진동판(176)의 표면의 측에 배치되는 압전층(160)과, 압전층(160)을 양쪽으로부터 삽입하는 상부 전극(164) 및 하부 전극(166)과, 상부 전극(164)과 전기적으로 결합하는 상부 전극 단자(168)와, 하부 전극(166)과 전기적으로 결합하는 하부 전극 단자(170)와, 상부 전극(164) 및 상부 전극 단자(168) 사이에 배치되고, 또한 양자를 전기적으로 결합하는 보조 전극(172)을 갖는다. 압전층(160), 상부 전극(164) 및 하부 전극(166)은 각각의 주요부로서 원형 부분을 갖는다. 압전층(160), 상부 전극(164) 및 하부 전극(166)의 각각의 원형 부분은 압전 소자를 형성한다.
진동판(176)은 기판(178)의 표면에, 개구(161)를 덮도록 형성된다. 캐비티(162)는 진동판(176)의 개구(161)와 면하는 부분과 기판(178)의 표면의 개구(161)에 의해서 형성된다. 기판(178)의 압전 소자와는 반대측의 면(이하, 「이면(裏面)」이라고 한다.)은 액체 용기측에 면하며, 캐비티(162)는 액체와 접촉하도록 구성되어 있다. 캐비티(162) 내에 액체가 들어가더라도 기판(178)의 표면측에 액체가 새지 않도록, 진동판(176)은 기판(178)에 대하여 액밀로 설치된다.
하부 전극(166)은 진동판(176)의 표면, 즉 액체 용기와는 반대측 면에 위치하며, 하부 전극(166)의 주요부인 원형 부분의 중심과 개구(161)의 중심이 거의 일치하도록 설치되어 있다. 또, 하부 전극(166)의 원형 부분의 면적이 개구(161)의 면적보다도 작아지도록 설정되어 있다. 한편, 하부 전극(166)의 표면측에는 압전층(160)이, 그 원형 부분의 중심과 개구(161)의 중심이 거의 일치하도록 형성되어 있다. 압전층(160)의 원형 부분의 면적은 개구(161)의 면적보다도 작고, 또한 하부 전극(166)의 원형 부분의 면적보다도 커지도록 설정되어 있다.
한편, 압전층(160)의 표면측에는 상부 전극(164)이, 그 주요부인 원형 부분의 중심과 개구(161)의 중심이 거의 일치하도록 형성된다. 상부 전극(164)의 원형 부분의 면적은 개구(161) 및 압전층(160)의 원형 부분의 면적보다도 작고, 또한 하부 전극(166)의 원형 부분의 면적보다도 커지도록 설정되어 있다.
따라서, 압전층(160)의 주요부는 상부 전극(164)의 주요부와 하부 전극(166)의 주요부에 의해서, 각각 표면측과 이면측으로부터 끼워지는 구조로 되어 있고, 압전층(160)을 효과적으로 변형 구동할 수 있다. 압전층(160), 상부 전극(164) 및 하부 전극(166)의 각각의 주요부인 원형 부분이 액추에이터(106)에 있어서의 압전 소자를 형성한다. 상술한 바와 같이 압전 소자는 진동판(176)에 접한다. 또한, 상부 전극(164)의 원형 부분, 압전층(160)의 원형 부분, 하부 전극(166)의 원형 부분 및 개구(161) 중에서, 면적이 가장 큰 것은 개구(161)이다. 이 구조에 의해서, 진동판(176) 중 실제로 진동하는 진동 영역은 개구(161)에 의해서 결정된다. 또한, 상부 전극(164)의 원형 부분, 압전층(160)의 원형 부분 및 하부 전극(166)의 원형 부분은 개구(161)보다 면적이 작기 때문에, 진동판(176)이 보다 진동하기 쉬워진다. 더욱이, 압전층(160)과 전기적으로 접속하는 하부 전극(166)의 원형 부분 및 상부 전극(164)의 원형 부분 중, 하부 전극(166)의 원형 부분쪽이 작다. 따라서, 하부 단자(166)의 원형 부분이 압전층(160) 중 압전 효과를 발생하는 부분을 결정한다.
상부 전극 단자(168)는 보조 전극(172)을 통하여 상부 전극(164)과 전기적으로 접속하도록 진동판(176)의 표면측에 형성된다. 한편, 하부 전극 단자(170)는 하부 전극(166)에 전기적으로 접속하도록 진동판(176)의 표면측에 형성된다. 상부 전극(164)은 압전층(160)의 표면측에 형성되기 때문에, 상부 전극 단자(168)와 접속하는 도중에서, 압전층(160)의 두께와 하부 전극(166)의 두께와의 합과 동일한 단차를 가질 필요가 있다. 상부 전극(164)만으로 이 단차를 형성하는 것은 어렵고, 가령 가능하였다고 해도 상부 전극(164)과 상부 전극 단자(168)의 접속 상태가 약해져 버려, 절단되어 버릴 위험이 있다. 따라서, 보조 전극(172)을 보조 부재로서 사용하여 상부 전극(164)과 상부 전극 단자(168)를 접속시키고 있다. 이렇게 함으로써, 압전층(160)도 상부 전극(164)도 보조 전극(172)에 지지된 구조가 되어, 소망의 기계적 강도를 얻을 수 있으며, 또한 상부 전극(164)과 상부 전극 단자(168)의 접속을 확실하게 하는 것이 가능해진다.
또, 압전 소자와 진동판(176) 중의 압전 소자에 직면하는 진동 영역이, 액추에이터(106)에 있어서 실제로 진동하는 진동부이다. 또한, 액추에이터(106)에 포함되는 부재는 서로 소성되는 것에 의해 일체적으로 형성되는 것이 바람직하다. 액추에이터(106)를 일체적으로 형성함으로써, 액추에이터(106)의 취급이 용이하게 된다. 더욱이, 기판(178)의 강도를 높이는 것에 의해서 진동 특성이 향상된다. 즉, 기판(178)의 강도를 높이는 것에 의해서, 액추에이터(106)의 진동부만이 진동하고, 액추에이터(106) 중 진동부 이외의 부분이 진동하지 않는다. 또한, 액추에이터(106)의 진동부 이외의 부분이 진동하지 않기 위해서는 기판(178)의 강도를 높이는 것에 대하여, 액추에이터(106)의 압전 소자를 얇고 동시에 작게 하여, 진동판(176)을 얇게 함으로써 달성할 수 있다.
압전층(160)의 재료로서는 지르콘산티탄산아연(PZT), 지르콘산티탄산아연 란탄(PLZT) 또는 납을 사용하지 않는 납리스 압전막을 사용하는 것이 바람직하고, 기판(178)의 재료로서 지르코니아 또는 알루미나를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 진동판(176)에는 기판(178)과 동일한 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 상부 전극(164), 하부 전극(166), 상부 전극 단자(168) 및 하부 전극 단자(170)는 도전성을 갖는 재료, 예를 들면, 금, 은, 구리, 백금, 알루미늄, 니켈 등의 금속을 사용할 수 있다.
상술한 바와 같이 구성되는 액추에이터(106)는 액체를 수용하는 용기에 적용할 수 있다. 예를 들면, 잉크젯 기록 장치에 사용되는 잉크 카트리지나 잉크 카트리지, 혹은 기록 헤드를 세정하기 위한 세정액을 수용한 용기 등에 장착할 수 있다.
도 11 내지 도 12에 도시되는 액추에이터(106)는 액체 용기의 소정의 장소에, 캐비티(162)를 액체 용기 내에 수용되는 액체와 접촉하도록 장착된다. 액체 용기에 액체가 충분히 수용되어 있는 경우에는 캐비티(162) 내 및 그 외측은 액체에 의해서 채워져 있다. 한편, 액체 용기의 액체가 소비되어, 액추에이터의 장착위치 이하까지 액면이 강하하면, 캐비티(162) 내에는 액체는 존재하지 않거나 혹은 캐비티(162) 내에만 액체가 잔존되어 그 외측에는 기체가 존재하는 상태가 된다. 액추에이터(106)는 이 상태의 변화에 기인하는, 적어도 음향 임피던스의 상이를 검출한다. 그것에 의하여, 액추에이터(106)는 액체 용기에 액체가 충분하게 수용되어 있는 상태이거나 혹은 어떤 일정 이상의 액체가 소비된 상태인지를 검지할 수 있다. 더욱이, 액추에이터(106)는 액체 용기 내의 액체의 종류도 검출하는 것이 가능하다.
여기서 액추에이터에 의한 액면 검출의 원리에 대하여 설명한다.
매체의 음향 임피던스의 변화를 검출하기 위해서는 매체의 임피던스 특성 또는 어드미턴스 특성을 측정한다. 임피던스 특성 또는 어드미턴스 특성을 측정하는 경우에는 예를 들면 전송 회로를 이용할 수 있다. 전송 회로는 매체에 일정 전압을 인가하고, 주파수를 바꿔 매체에 흐르는 전류를 측정한다. 또는 전송 회로는 매체에 일정 전류를 공급하여, 주파수를 바꿔 매체에 인가되는 전압을 측정한다. 전송 회로에서 측정된 전류치 또는 전압치의 변화는 음향 임피던스의 변화를 나타낸다. 또한, 전류치 또는 전압치가 극대 또는 극소가 되는 주파수(fm)의 변화도 음향 임피던스의 변화를 도시한다.
상기의 방법과는 달리, 액추에이터는 액체의 음향 임피던스의 변화를 공진 주파수만의 변화를 사용하여 검출할 수 있다. 액체의 음향 임피던스의 변화를 이용하는 방법으로서, 액추에이터의 진동부가 진동한 후에 진동부에 잔류하는 잔류 진동에 의해서 생기는 역 기전력을 측정함으로써 공진 주파수를 검출하는 방법을 사용하는 경우에는 예를 들면 압전 소자를 이용할 수 있다. 압전 소자는 액추에이터의 진동부에 잔류하는 잔류 진동에 의해 역 기전력을 발생하는 소자이고, 액추에이터의 진동부의 진폭에 의해서 역 기전력의 크기가 변화한다. 따라서, 액추에이터의 진동부의 진폭이 클수록 검출하기 쉽다. 또한, 액추에이터의 진동부에서의 잔류 진동의 주파수에 의해서 역 기전력의 크기가 변화하는 주기가 변한다. 따라서, 액추에이터의 진동부의 주파수는 역 기전력의 주파수에 대응한다. 여기서, 공진 주파수는 액추에이터의 진동부와 진동부에 접하는 매체의 공진 상태에 있어서의 주파수를 말한다.
공진 주파수(fs)를 얻기 위해서, 진동부와 매체가 공진 상태일 때의 역 기전력 측정에 의해서 얻어진 파형을 푸리에(Fourier) 변환한다. 액추에이터의 진동은 한 방향만의 변형이 아니라, 휨이나 신장 등 여러 가지 변형을 동반하기 때문에, 공진 주파수(fs)를 포함시켜 여러가지 주파수를 갖는다. 따라서, 압전 소자와 매체가 공진 상태일 때의 역 기전력의 파형을 푸리에 변환하고, 가장 지배적인 주파수 성분을 특정함으로써, 공진 주파수(fs)를 판단한다.
주파수(fm)는 매체의 어드미턴스가 극대 또는 임피던스가 극소일 때의 주파수이다. 공진 주파수(fs)로 하면, 주파수(fm)는 매체의 유전 손실 또는 기계적 손실 등에 의해서, 공진 주파수(fs) 대신에 약간의 오차를 발생한다. 그러나, 실측되는 주파수(fm)로부터 공진 주파수(fs)를 도출하는 것은 번거롭기 때문에, 일반적으로는 주파수(fm)을 공진 주파수 대신에 사용한다. 여기서, 액추에이터(106)의 출력을 전송 회로에 입력함으로써, 액추에이터(106)는 적어도 음향 임피던스를 검출할 수 있다.
매체의 임피던스 특성 또는 어드미턴스 특성을 측정하여 주파수(fm)를 측정하는 방법과, 액추에이터의 진동부에서의 잔류 진동에 의해서 생기는 역 기전력을 측정함으로써 공진 주파수(fs)를 측정하는 방법에 의해서 특정되는 공진 주파수에 차가 거의 없는 것이 실험에 의해서 증명되어 있다.
액추에이터(106)의 진동 영역은 진동판(176) 중 개구(161)에 의해서 결정되는 캐비티(162)를 구성하는 부분이다. 액체 용기 내에 액체가 충분하게 수용되어 있는 경우에는 캐비티(162) 내에는 액체가 채워지고, 진동 영역은 액체 용기 내의 액체와 접촉한다. 한편으로, 액체 용기 내에 액체가 충분하지 않는 경우에는 진동 영역은 액체 용기 내의 캐비티에 남은 액체와 접촉하거나, 혹은 액체와 접촉하지 않고, 기체 또는 진공과 접촉한다.
본 발명의 액추에이터(106)에는 캐비티(162)가 설치되고, 그것에 의해서, 액추에이터(106)의 진동 영역에 액체 용기 내의 액체가 남도록 설계할 수 있다. 그 이유는 다음과 같다.
액추에이터의 액체 용기로의 설치 위치나 설치 각도에 따라서는 액체 용기 내의 액체의 액면이 액추에이터의 장착 위치보다도 아래쪽에 있음에도 불구하고, 액추에이터의 진동 영역에 액체가 부착되어 버리는 경우가 있다. 진동 영역에서의 액체의 유무만으로 액추에이터가 액체의 유무를 검출하는 경우에는 액추에이터의 진동 영역에 부착한 액체가 액체의 유무가 정확한 검출을 방해한다. 예를 들면, 액면이 액추에이터의 장착위치보다도 아래쪽에 있는 상태일 때, 카트리지의 왕복 이동 등에 의해 액체 용기가 요동하여 액체가 물결치고, 진동 영역에 액 방울이 부착되어 버리면, 액추에이터는 액체 용기 내에 액체가 충분하다는 잘못된 판단을 하게 된다. 따라서, 반대로 거기에 액체를 잔존한 경우라도 액체의 유무를 정확하게 검출하도록 설계된 캐비티를 적극적으로 설치함으로써, 액체 용기가 요동 하여 액면이 물결쳤다고 해도, 액추에이터의 오동작을 방지할 수 있다. 이와 같이, 캐비티를 갖는 액추에이터를 사용함으로써, 오동작을 방지할 수 있다.
또한, 도 12의 (E)에 도시하는 바와 같이, 액체 용기 내에 액체가 없고, 액추에이터(106)의 캐비티(162)에 액체 용기 내의 액체가 남아 있는 경우를, 액체의 유무의 임계치로 한다. 즉, 캐비티(162)의 주변에 액체가 없고, 이 임계치보다 캐비티 내의 액체가 적은 경우는 잉크 없음이라고 판단하며, 캐비티(162)의 주변에 액체가 있고, 이 임계치보다 액체가 많은 경우는 잉크 있음이라고 판단한다. 예를 들면, 액추에이터(106)를 액체 용기의 측벽에 장착한 경우, 액체 용기 내의 액체가 액추에이터의 장착 위치보다도 밑에 있는 경우를 잉크 없음이라고 판단하며, 액체 용기 내의 액체가 액추에이터의 장착 위치보다 위에 있는 경우를 잉크 있음이라고 판단한다. 이와 같이 임계치를 설정함으로써, 캐비티 내의 잉크가 건조하여 잉크가 없어졌을 때이더라도 잉크 없음이라고 판단하여, 캐비티 내의 잉크가 없어진 시점에 카트리지의 요동 등에 재차 잉크가 캐비티에 부착하더라도 임계치를 넘지 않기 때문에, 잉크 없음이라고 판단할 수 있다.
여기서, 도 11 내지 도 12를 참조하면서 역 기전력의 측정에 의한 매체와 액추에이터(106)의 진동부의 공진 주파수로부터 액체 용기 내의 액체의 상태를 검출하는 동작 및 원리에 관해서 설명한다. 액추에이터(106)에 있어서, 상부 전극 단자(168) 및 하부 전극 단자(170)를 통하여, 각각 상부 전극(164) 및 하부 전극(166)에 전압을 인가한다. 압전층(160) 중, 상부 전극(164) 및 하부 전극(166)에 끼워진 부분에는 전계가 생긴다. 그 전계에 의해서, 압전층(160)은 변형한다. 압전층(160)이 변형함으로써 진동판(176) 중의 진동 영역이 휘어 진동한다. 압전층(160)이 변형한 후 얼마간은, 휨 진동이 액추에이터(106)의 진동부에 잔류한다.
잔류 진동은 액추에이터(106)의 진동부와 매체와의 자유 진동이다. 따라서, 압전층(160)에 인가하는 전압을 펄스형파 혹은 직사각형파로 함으로써, 전압을 인가한 후에 진동부와 매체의 공진 상태를 용이하게 얻을 수 있다. 잔류 진동은 액추에이터(106)의 진동부를 진동시키기 때문에, 압전층(160)도 변형한다. 따라서, 압전층(160)은 역 기전력을 발생한다. 그 역 기전력은 상부 전극(164), 하부 전극(166), 상부 전극 단자(168) 및 하부 전극 단자(170)를 통하여 검출된다. 검출된 역 기전력에 의해서, 공진 주파수가 특정할 수 있기 때문에, 액체 용기 내의 액체의 상태를 검출할 수 있다.
일반적으로, 공진 주파수(fs)는
fs = 1/(2*π*(M*Cact)1/2) (식 1)
로 나타난다. 여기서, M은 진동부의 이너턴스(Mact)와 부가 이너턴스(M')와의 합이다. Cact는 진동부의 컴플라이언스(compliance)이다.
도 11의 11C는 본 실시예에 있어서, 캐비티에 잉크가 잔존하지 않을 때의 액추에이터(106)의 단면도이다. 도 12의 (A) 및 (B)는 캐비티에 잉크가 잔존하지 않을 때의 액추에이터(106)의 진동부 및 캐비티(162)의 등가 회로이다.
Mact는 진동부의 두께와 진동부의 밀도와의 적을 진동부의 면적으로 나눈 것으로, 더욱 상세하게는 도 12의 (A)에 도시하는 바와 같이,
Mact = Mpzt + Melectrode1 + Me1ectrode2 + Mvib (식 2)
로 나타난다. 여기서, Mpzt는 진동부에 있어서의 압전층(160)이 두껍다고 압전층(160)의 밀도와의 곱을 압전층(160)의 면적으로 나눈 것이다. Melectrode1은 진동부에서의 상부 전극(164)의 두께와 상부 전극(164)의 밀도와의 곱을 상부 전극(164)의 면적으로 나눈 것이다. Melectrode2는 진동부에서의 하부 전극(166)의 두께와 하부 전극(166)의 밀도와의 곱을 하부 전극(166)의 면적으로 나눈 것이다. Mvib는 진동부에서의 진동판(176)의 두께와 진동판(176)의 밀도와의 곱을 진동판(176)의 진동 영역의 면적으로 나눈 것이다. 단, Mact를 진동부 전체로서의 두께, 밀도 및 면적으로부터 산출할 수 있도록, 본 실시예에서는 압전층(160),상부 전극(164), 하부 전극(166) 및 진동판(176)의 진동 영역의 각각의 면적은 상술한 바와 같은 대소 관계를 갖지만, 상호의 면적 차는 미소한 것이 바람직하다. 또한, 본 실시예에 있어서, 압전층(160), 상부 전극(164) 및 하부 전극(166)에 있어서는 그것들의 주요부인 원형 부분 이외의 부분은 주요부에 대하여 무시할 수 있을 정도로 미소한 것이 바람직하다.
따라서, 액추에이터(106)에 있어서, Mact는 상부 전극(164), 하부 전극(166), 압전층(160) 및 진동판(176) 중의 진동 영역의 각각의 이너턴스의 합이다. 또한, 컴플라이언스(Cact)는 상부 전극(164), 하부 전극(166), 압전층(160) 및 진동판(176) 중의 진동 영역에 의해서 형성되는 부분의 컴플라이언스이다.
또한, 도 12의 (A), (B), (D), (F)는 액추에이터(106)의 진동부 및 캐비티(162)의 등가 회로를 도시하지만, 이러한 등가 회로에 있어서, Cact는 액추에이터(106)의 진동부의 컴플라이언스를 나타낸다. Cpzt, Celectrode1, Celectrode2 및 Cvib는 각각 진동부에 있어서의 압전층(160), 상부 전극(164), 하부 전극(166) 및 진동판(176)의 컴플라이언스를 도시한다. Cact는 이하의 식 3으로 나타낸다.
(식 3)
1/Cact = (1/Cpzt) + (1/Celectrode1) + (1/Celectrode2) + (1/Cvib)
식 2 및 식 3으로부터, 도 12의 (A)는 (B)와 같이 나타낼 수도 있다. 컴플라이언스(Cact)는 진동부의 단위 면적에 압력을 가했을 때의 변형에 의해서 매체를 수용할 수 있는 부피를 나타낸다. 또한, 컴플라이언스(Cact) 변형의 용이함을 나타낸다고 하여도 좋다.
도 12의 (C)는 액체 용기에 액체가 충분하게 수용되고, 액추에이터(106)의 진동 영역의 주변에 액체가 채워져 있는 경우의 액추에이터(106)의 단면도를 도시한다. 도 12의 (C)의 M'max는 액체 용기에 액체가 충분하게 수용되고, 액추에이터(106)의 진동 영역의 주변에 액체가 채워져 있는 경우의 부가 이너턴스의 최대치를 나타낸다. M' mnax는
M'max = (π*ρ/2*k3))*(2*(2*k*a)3/(3*π))/(π*a2)2 (식 4)
(a는 진동부의 반경, ρ는 매체의 밀도, k는 파수이다.)
로 나타난다. 또한, 식 4는 액추에이터(106)의 진동 영역이 반경(a)의 원형인 경우에 성립한다. 부가 이너턴스(M')는 진동부의 부근에 있는 매체의 작용에 의해서, 진동부의 질량이 외관상 증가하는 것을 나타내는 양이다. 식 4로부터 알 수 있는 바와 같이, M'max는 진동부의 반경(a)과, 매체의 밀도(ρ)에 의해서 크게 변화한다.
파수(k)는,
k = 2*π*fact/c (식 5)
(fact은 액체가 접촉하지 않을 때의 진동부의 공진 주파수이다. c는 매체 중을 전파하는 음향의 속도이다.)로 나타난다.
도 12의 (D)는 액체 용기에 액체가 충분하게 수용되고, 액추에이터(106)의 진동 영역의 주변에 액체가 채워져 있는 (C)의 경우의 액추에이터(106)의 진동부 및 캐비티(162)의 등가 회로를 도시한다.
도 12의 (E)는 액체 용기의 액체가 소비되고, 액추에이터(106)의 진동 영역의 주변에 액체가 없지만, 액추에이터(106)의 캐비티(162) 내에는 액체가 잔존하는 경우의 액추에이터(106)의 단면도를 도시한다. 식 4는 예를 들면, 액체 용기에 액체가 채워져 있는 경우에, 잉크의 밀도(ρ) 등으로부터 결정되는 최대의 이너턴스(M'max)를 나타내는 식이다. 한편, 액체 용기 내의 액체가 소비되고, 캐비티(162) 내에 액체가 잔류하면서 액추에이터(106)의 진동 영역의 주변에 있는 액체가 기체 또는 진공으로 된 경우에는
M' = ρ*t/S (식 6)
로 나타낼 수 있다. t는 진동에 관계되는 매체의 두께이다. S는 액추에이터(106)의 진동 영역의 면적이다. 이 진동 영역이 반경(a)의 원형인 경우는 S=π*a2이다. 따라서, 부가 이너턴스(M')는 액체 용기에 액체가 충분히 수용되고, 액추에이터(106)의 진동 영역의 주변에 액체가 채워져 있는 경우에는 식 4에 따른다. 한편으로, 액체가 소비되어, 캐비티(162) 내에 액체가 잔류하면서 액추에이터(106)의 진동 영역의 주변에 있는 액체가 기체 또는 진공으로 된 경우에는 식 6에 따른다.
여기서, 도 12의 (E)와 같이, 액체 용기의 액체가 소비되고, 액추에이터(106)의 진동 영역의 주변에 액체가 없지만, 액추에이터(106)의 캐비티(162) 내에는 액체가 잔존하는 경우의 부가 이너턴스(M')를 편의적으로 M'cav로 하고, 액추에이터(106)의 진동 영역의 주변에 액체가 채워져 있는 경우의 부가 이너턴스(M'max)로 구별한다.
도 12의 (F)는 액체 용기의 액체가 소비되고, 액추에이터(106)의 진동 영역의 주변에 액체가 없지만, 액추에이터(106)의 캐비티(162) 내에는 액체가 잔존하는 도 12의 (E)의 경우의 액추에이터(106)의 진동부 및 캐비티(162)의 등가 회로를 도시한다.
여기서, 매체의 상태에 관계하는 특성치는 식 6에 있어서, 매체의 밀도(ρ) 및 매체의 두께(t)이다. 액체 용기 내에 액체가 충분히 수용되어 있는 경우는 액추에이터(106)의 진동부에 액체가 접촉하고, 액체 용기 내에 액체가 충분히 수용되어 있지 않는 경우는 캐비티 내부에 액체가 잔존하거나 또는 액추에이터(106)의 진동부에 기체 또는 진공이 접촉한다. 액추에이터(106)의 주변의 액체가 소비되고, 도 12의 (C)의 M'max로부터 (E)의 M'cav로 이행하는 과정에서의 부가 이너턴스를 M'var로 하면, 액체 용기 내의 액체의 수용 상태에 의해서, 매체의 두께(t)가 변화하기 때문에, 부가 이너턴스(M'var)가 변화하여, 공진 주파수(fs)도 변화하게 된다. 따라서, 공진 주파수(fs)를 특정함으로써, 액체 용기 내의 액체의 유무를 검출할 수 있다. 여기서, 도 12의 (E)에 도시하는 바와 같이 t=d라고 한 경우, 식 6을 사용하여 M'cav를 나타내면, 식 6의 t에 캐비티의 깊이(d)를 대입하여,
M'cav = ρ*d/S (식 7)
이 된다.
또한, 매체가 서로 종류가 다른 액체라도, 조성의 차이에 의해서 밀도(ρ)가 다르기 때문에, 부가 이너턴스(M')가 변화하여, 공진 주파수(fs)도 변화한다. 따라서, 공진 주파수(fs)를 특정함으로써, 액체의 종류를 검출할 수 있다. 또한, 액추에이터(106)의 진동부에 잉크 또는 공기의 어느 한쪽만이 접촉하고, 혼재하지 않고 있는 경우에는 식 4에 의해서 계산하더라도, M'의 상이를 검출할 수 있다.
도 13A는 잉크 카트리지 내의 잉크의 양과 잉크 및 진동부의 공진 주파수(fs)의 관계를 도시하는 그래프이다. 여기서는 액체의 일 예로서 잉크에 대하여 설명한다. 종축은 공진 주파수(fs)를 나타내고, 횡축은 잉크의 양을 도시한다. 잉크 조성이 일정할 때, 잉크 잔량의 저하에 따라, 공진 주파수(fs)는 상승한다.
잉크 용기에 잉크가 충분하게 수용되고, 액추에이터(106)의 진동 영역의 주변에 잉크가 채워져 있는 경우에는 그 최대부가 이너턴스(M'max)는 식 4에 나타나는 값이 된다. 한편으로, 잉크가 소비되고, 캐비티(162) 내에 액체가 잔류하면서 액추에이터(106)의 진동 영역의 주변에 잉크가 채워져 있지 않을 때에는 부가 이너턴스(M'var)는 매체의 두께(t)에 기초하여 식에 의해서 산출된다. 식 6 중의 t는 진동에 관련되는 매체의 두께이므로, 액추에이터(106)의 캐비티(162)의 d(도 11의 11B 참조)를 작게, 즉, 기판(178)을 충분히 얇게 함으로써, 잉크가 서서히 소비되어 가는 과정을 검출할 수도 있다(도 12의 (C) 참조). 여기서, tink는 진동에 관련되는 잉크의 두께로 하고, tink-max는 M'max 에서의 tink로 한다. 예를 들면, 잉크 카트리지의 저면에 액추에이터(106)를 잉크의 액면에 대하여 거의 수평으로 배치한다. 잉크가 소비되어, 잉크의 액면이 액추에이터(106)로부터 tink-max의 높이 이하에 도달하면, 식 6에 의해 M'var이 서서히 변화하여, 식 1에 의해 공진 주파수(fs)가 서서히 변화한다. 따라서, 잉크의 액면이 t의 범위 내에 있는 한, 액추에이터(106)는 잉크 소비 상태를 서서히 검출할 수 있다.
또한, 액추에이터(106)의 진동 영역을 크게 또는 길게 하고, 또한 세로로 배치함으로써 잉크의 소비에 의한 액면의 위치에 따라서, 식 6 중의 S가 변화한다. 따라서, 액추에이터(106)는 잉크가 서서히 소비되어 가는 과정을 검출할 수도 있게 된다. 예를 들면, 잉크 카트리지의 측벽에 액추에이터(106)를 잉크의 액면에 대하여 거의 수직으로 배치한다. 잉크가 소비되어, 잉크의 액면이 액추에이터(106)의 진동 영역에 도달하면, 액위의 저하에 동반하여 부가 이너턴스(M')가 감소하기 때문에, 식 1에 의해 공진 주파수(fs)가 서서히 증가한다. 따라서, 잉크의 액면이, 캐비티(162)의 직경(2a; 도 12의 (C) 참조)의 범위 내에 있는 한, 액추에이터(106)는 잉크의 소비 상태를 서서히 검출할 수 있다.
도 13A의 곡선(X)은 액추에이터(106)의 캐비티(162)를 충분히 얕게 한 경우나, 액추에이터(106)의 진동 영역을 충분히 크게 또는 길게 한 경우의 잉크 카트리지 내에 수용된 잉크의 양과 잉크 및 진동부의 공진 주파수(fs)의 관계를 나타내고 있다. 잉크 카트리지 내의 잉크의 양이 감소함과 동시에, 잉크 및 진동부의 공진 주파수(fs)가 서서히 변화해 가는 모양을 이해할 수 있다.
더욱 상세하게는 잉크가 서서히 소비되어 가는 과정을 검출할 수 있는 경우란, 액추에이터(106)의 진동 영역의 주변에서, 서로 밀도가 다른 액체와 기체가 함께 존재하고, 또한 진동에 관계되는 경우이다. 잉크가 서서히 소비되어 감에 따라서, 액추에이터(106)의 진동 영역 주변에서 진동에 관계되는 매체는 액체가 감소하는 한편으로 기체가 증가한다. 예를 들면, 액추에이터(106)를 잉크의 액면에 대하여 수평으로 배치한 경우이고, tink가 tink-max보다 작을 때에는 액추에이터(106)의 진동에 관계되는 매체는 잉크과 기체의 양쪽을 포함한다. 따라서, 액추에이터(106)의 진동 영역의 면적(S)으로 하면, 식 4의 M'max 이하가 된 상태를 잉크와 기체의 부가 질량으로 나타내면,
M' = M'air + M'ink
= ρair*tair/S + ρink*tink/S (식 8)
이 된다. 여기서, M'air는 공기의 이너턴스이고, M' 잉크는 잉크의 이너턴스이다. ρair는 공기의 밀도이고, ρink는 잉크의 밀도이다. tair는 진동에 관계되는 공기의 두께이고, tink는 진동에 관계되는 잉크의 두께이다. 액추에이터(106)의 진동 영역 주변에서의 진동에 관계되는 매체 중, 액체가 감소하여 기체가 증가하는 것에 따라서, 액추에이터(106)가 잉크의 액면에 대하여 거의 수평으로 배치되어 있는 경우에는 tair가 증가하고, tink가 감소한다. 그것에 의하여, M'var이 서서히 감소하고, 공진 주파수가 서서히 증가한다. 따라서, 잉크 카트리지 내에 잔존하는 잉크의 양 또는 잉크의 소비량을 검출할 수 있다. 또한, 식 7에 있어서 액체의 밀도만의 식으로 되어 있는 것은 액체의 밀도에 대하여, 공기의 밀도가 무시할 수 있을 정도로 작은 경우를 상정하기 때문이다.
액추에이터(106)가 잉크의 액면에 대하여 거의 수직으로 배치되어 있는 경우에는 액추에이터(106)의 진동 영역 중, 액추에이터(106)의 진동에 관계되는 매체가 잉크만의 영역과, 액추에이터(106)의 진동에 관계되는 매체가 기체의 영역과의 병렬의 등가 회로(도시하지 않음)라고 생각된다. 액추에이터(106)의 진동에 관계되는 매체가 잉크만의 영역의 면적을 Sink로 하고, 액추에이터(106)의 진동에 관계되는 매체가 기체만의 영역의 면적을 Sair로 하면,
1/M' = 1/M'air + 1/M'ink
= Sair/(ρair*tair) + Sink/(ρink*tink) (식 9)
가 된다.
또한, 식 9는 액추에이터(106)의 캐비티에 잉크가 보유되지 않는 경우에 적용된다. 액추에이터(106)의 캐비티에 잉크가 보유되는 경우에 대해서는 식 7, 식 8 및 식 9에 의해서 계산할 수 있다.
한편, 기판(178)이 두껍고, 즉, 캐비티(162)의 깊이(d)가 깊고, d가 매체의 두께 tink-max와 비교적 가까운 경우나, 액체 용기의 높이에 비하여 진동 영역이 대단히 작은 액추에이터를 사용하는 경우에는 실제상은 잉크가 서서히 감소하는 과정을 검출한다고 하기 보다는 잉크의 액면이 액추에이터의 장착 위치보다 상부 위치인지 하부 위치인지를 검출하게 된다. 환언하면, 액추에이터의 진동 영역에서의 잉크의 유무를 검출하게 된다. 예를 들면, 도 13A의 곡선(Y)은 작은 원형의 진동 영역의 경우에 있어서의 잉크 카트리지 내의 잉크의 양과 잉크 및 진동부의 공진 주파수(fs)의 관계를 도시한다. 잉크 카트리지 내의 잉크의 액면이 액추에이터의 장착 위치를 통과하는 전후에 있어서의 잉크량(Q)의 사이에서, 잉크 및 진동부의 공진 주파수(fs)가 심하게 변화하는 모양이 나타난다. 이 사실로부터, 잉크 카트리지 내에 잉크가 소정량 잔존하는지의 여부를 검출할 수 있다.
도 13B는 도 13A의 곡선(Y)에서의 잉크의 밀도와 잉크 및 진동부의 공진 주파수(fs)의 관계를 도시한다. 액체의 예로서 잉크를 들고 있다.
도 13B에 도시하는 바와 같이, 잉크 밀도가 높아지면, 부가 이너턴스가 커지기 때문에 공진 주파수(fs)가 저하한다. 즉, 잉크의 종류에 따라서 공진 주파수(fs)가 다르다. 따라서 공진 주파수(fs)를 측정함으로써, 잉크를 재충전할 때에, 밀도가 다른 잉크가 혼입되어 있지 않는지 확인할 수 있다.
즉, 서로 종류가 다른 잉크를 수용하는 잉크 카트리지를 식별할 수 있다.
계속해서, 액체 용기 내의 액체가 빈 상태라도 액추에이터(106)의 캐비티(162) 내에 액체가 잔존하도록 캐비티의 사이즈와 형상을 설정하였을 때의, 액체의 상태를 정확하게 검출할 수 있는 조건을 상세하게 기술한다. 액추에이터(106)는 캐비티(162) 내에 액체가 채워져 있는 경우에 액체의 상태를 검출할 수 있으면, 캐비티(162) 내에 액체가 채워져 있지 않는 경우라도 액체의 상태를 검출할 수 있다.
공진 주파수(fs)는 이너턴스(M)의 함수이다. 이너턴스(M)은 진동부의 이너턴스(Mact)와 부가 이너턴스(M')의 합이다. 여기서, 부가 이너턴스(M')가 액체의 상태와 관계한다. 부가 이너턴스(M')는, 진동부의 부근에 있는 매체의 작용에 의해서 진동부의 질량이 외관상 증가하는 것을 나타내는 양이다. 즉, 진동부의 진동에 의해서 외관상 매체를 흡수하는 것에 의한 진동부의 질량의 증가분을 말한다.
따라서, M'cav가 식 4에 있어서의 M'max보다도 큰 경우에는 외관상 흡수하는 매체는 모두 캐비티(162)내에 잔존하는 액체이다. 따라서, 액체 용기 내에 액체가 채워져 있는 상태와 같다. 이 경우에는 M'이 변화하지 않기 때문에, 공진 주파수(fs)도 변화하지 않는다. 따라서, 액추에이터(106)는 액체 용기 내의 액체의 상태를 검출할 수 없게 된다.
한편, M'cav가 식 4에 있어서의 M'max보다도 작은 경우에는 외관상 흡수하는 매체는 캐비티(162) 내에 잔존하는 액체 및 액체 용기 내의 기체 또는 진공이다. 이 때에는 액체 용기 내에 액체가 채워져 있는 상태와는 달리 M'가 변화하므로, 공진 주파수(fs)가 변화한다. 따라서, 액추에이터(106)는 액체 용기 내의 액체의 상태를 검출할 수 있다.
즉, 액체 용기 내의 액체가 빈 상태에서 액추에이터(106)의 캐비티(162) 내에 액체가 잔존하는 경우에, 액추에이터(106)이 액체 상태를 정확하게 검출할 수 있는 조건은 M'cav가 M'max보다도 작은 것이다. 또, 액추에이터(106)가 액체의 상태를 정확하게 검출할 수 있는 조건 M'max＞M'cav는 캐비티(162)의 형상에 관계 없다.
여기서, M'cav는 캐비티(162)의 용기와 거의 동일한 용량의 액체의 질량이다. 따라서, M'max＞M'cav의 부등식으로부터, 액추에이터(106)가 액체의 상태를 정확하게 검출할 수 있는 조건은 캐비티(162)의 용량의 조건으로서 나타낼 수 있다. 예를 들면 원 형상의 캐비티(162)의 개구(161)의 반경을 a라고 하고, 및 캐비티(162)의 깊이를 d라고 하면,
M'max ＞ ρ*d/πa2 (식 10)
이다. 식 10을 전개하면
a/d ＞ 3*π/8 (식 11)
라는 조건이 구해진다. 또, 식 10, 식 11은 캐비티(162)의 형상이 원형인 경우에 한해 성립한다. 원형이 아닌 경우의 M'max의 식을 사용하여, 식 10 중의 πa2 을 그 면적과 교체하여 계산하면, 캐비티의 폭 및 길이 등의 디멘션과 깊이의 관계가 도출된다.
따라서, 식 11을 만족하는 개구(161)의 반경(a) 및 캐비티(162)의 깊이(d)인 캐비티(162)를 갖는 액추에이터(106)이면, 액체 용기 내의 액체가 빈 상태이며, 동시에 캐비티(162) 내에 액체가 잔존하는 경우이더라도, 오작동하지 않고서 액체의 상태를 검출할 수 있다.
부가 이너턴스(M')는 음향 임피던스 특성에도 영향을 주므로, 잔류 진동에 의해 액추에이터(106)에 발생하는 역 기전력을 측정하는 방법은 적어도 음향 임피던스의 변화를 검출한다고도 할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따르면, 액추에이터(106)가 진동을 발생하여 그 후의 잔류 진동에 의해 액추에이터(106)에 발생하는 역 기전력을 측정한다. 그러나, 액추에이터(106)의 진동부가 구동 전압에 의한 자기의 진동에 의해서 액체에 진동을 주는 것은 반드시 필요하지 않다. 즉, 진동부가 스스로 발진하지 않더라도, 그것과 접촉하는 범위의 액체와 함께 진동함으로써, 압전층(160)이 휘어 변형한다. 이 잔류 진동이 압전층(160)에 역 기전력 전압을 발생시켜, 상부 전극(164) 및 하부 전극(166)에 그 역 기전력 전압을 전달한다. 이 현상을 이용함으로써 매체의 상태를 검출하여도 좋다. 예를 들면, 잉크젯 기록 장치에 있어서, 인자 시에 있어서의 기록 헤드의 주사에 의한 카트리지의 왕복 운동에 의한 진동에 의해서 발생하는 액추에이터의 진동부의 주위의 진동을 이용하여 잉크 카트리지 또는 그 내부의 잉크의 상태를 검출하여도 좋다.
도 14A 및 도 14B는 액추에이터(106)를 진동시킨 후의, 액추에이터(106)의 잔류 진동의 파형과 잔류 진동의 측정 방법을 도시한다. 잉크 카트리지 내의 액추에이터(106)의 장착 위치 레벨에 있어서의 잉크 액위의 상하는 액추에이터(106)가 발진한 후의 잔류 진동의 주파수 변화나, 진폭의 변화에 의해서 검출할 수 있다. 도 14A 및 도 14B에서, 종축은 액추에이터(106)의 잔류 진동에 의해서 발생한 역 기전력의 전압을 나타내고, 횡축은 시간을 나타낸다. 액추에이터(106)의 잔류 진동에 의해서, 도 14A 및 도 14B에 도시하는 바와 같이 전압의 아날로그 신호의 파형이 발생한다. 다음에, 아날로그 신호를, 신호의 주파수에 대응하는 디지털 수치로 변환한다.
도 14A 및 도 14B에 도시한 예에 있어서는 아날로그 신호의 4펄스째로부터 8펄스째까지의 4개의 펄스가 생기는 시간을 계측함으로써, 잉크의 유무를 검출한다.
더욱 상세하게는 액추에이터(106)가 발진한 후, 미리 설정된 소정의 기준 전압을 저전압측으로부터 고전압측으로 가로지르는 회수를 카운트한다. 디지털 신호를 4 카운트로부터 8 카운트까지의 사이를 High로 하고, 소정의 클록 펄스에 의해서 4 카운트로부터 8 카운트까지의 시간을 계측한다.
도 14A는 액추에이터(106)의 장착 위치 레벨보다도 상위에 잉크 액면이 있을 때의 파형이다. 한편, 도 14B는 액추에이터(106)의 장착 위치 레벨에 있어서 잉크가 없을 때의 파형이다. 도 14A와 도 14B를 비교하면, 도 14A 쪽이 도 14B보다도 4 카운트로부터 8 카운트까지의 시간이 긴 것을 알 수 있다. 환언하면, 잉크의 유무에 의해서 4 카운트로부터 8 카운트까지의 시간이 다르다. 이 시간의 상이를 이용하여, 잉크의 소비 상태를 검출할 수 있다. 아날로그 파형의 4 카운트째로부터 세는 것은 액추에이터(106)의 진동이 안정하고 나서 계측을 시작하기 위함이다. 4 카운트째로부터로 한 것은 단순한 일 예이고, 임의의 카운트로부터 세더라도 좋다. 여기서는 4카운트째로부터 8 카운트째까지의 신호를 검출하여, 소정의 클록 펄스에 의해서 4 카운트째로부터 8 카운트째까지의 시간을 측정한다. 그것에 의하여, 공진 주파수를 구한다. 클록 펄스는 잉크 카트리지에 설치되는 반도체 기억 장치 등을 제어하기 위한 클록과 같은 클록의 펄스인 것이 바람직하다. 또한, 8 카운트째까지의 시간을 측정할 필요는 없고, 임의의 카운트까지 세더라도 좋다. 도 14A, 도 14B에서는 4 카운트째로부터 8 카운트째까지의 시간을 측정하지만 주파수를 검출하는 회로 구성에 따라서, 다른 카운트 간격 내의 시간을 검출하여도 좋다.
예를 들면, 잉크의 품질이 안정되어 피크의 진폭의 변동이 작은 경우에는 검출의 속도를 높이기 위해서 4 카운트째로부터 6 카운트째까지의 시간을 검출하는 것에 의해 공진 주파수를 구하여도 좋다. 또한, 잉크의 품질이 불안정하고 펄스 진폭의 변동이 큰 경우에는 잔류 진동을 정확하게 검출하기 위해서 4 카운트째로부터 12 카운트째까지의 시간을 검출하여도 좋다.
또한, 다른 실시예로서 소정 기간 내에서의 역 기전력의 전압 파형의 파수를 세더라도 좋다(도시하지 않음). 이 방법에 의해서도 공진 주파수를 구할 수 있다. 보다 상세에는 액추에이터(106)가 발진한 후, 소정 기간만 디지털 신호를 High로 하고, 소정의 기준 전압을 저전압측에서 고전압측으로 가로 지르는 회수를 카운트한다. 그 카운트수를 계측함으로써 잉크의 유무를 검출할 수 있는 것이다.
더욱이, 도 14A 및 도 14B를 비교하여 알 수 있는 바와 같이, 잉크가 잉크 카트리지 내에 채워져 있는 경우와 잉크가 잉크 카트리지 내에 없는 경우에는 역 기전력 파형의 진폭이 다르다. 따라서, 공진 주파수를 구하지 않고서, 역 기전력 파형의 진폭을 측정함으로써도, 잉크 카트리지 내의 잉크의 소비 상태를 검출하여도 좋다. 보다 상세하게는 예를 들면, 도 14A의 역 기전력 파형의 꼭지점과 도 14B의 역 기전력 파형의 꼭지점과의 사이에 기준 전압을 설정한다. 액추에이터(106)가 발진한 후, 소정 시간에 디지털 신호를 High로 하고, 역 기전력 파형이 기준 전압을 가로 지른 경우에는 잉크가 없다고 판단한다. 역 기전력 파형이 기준 전압을 가로 지르지 않는 경우에는 잉크가 있다고 판단한다.
도 15는 액추에이터(106)를 설치 모듈체(100)로서 일체로 형성한 구성을 도시하는 사시도이다. 모듈체(100)는 잉크 카트리지의 용기 본체(1)의 소정 개소에 장착된다. 모듈체(100)는 잉크 액 중의 적어도 음향 임피던스의 변화를 검출하는 것에 의해, 용기 본체(1) 내의 액체의 소비 상태를 검지하도록 구성되어 있다. 본 실시예의 모듈체(100)는 용기 본체(1)에 액추에이터(106)를 설치하기 위한 액체 용기 설치부(101)를 갖는다. 액체 용기 설치부(101)는 평면이 거의 직사각형인 기대(102)상에 구동 신호에 의해 발진하는 액추에이터(106)를 수용한 원주부(116)를 적재한 구조로 되어 있다. 모듈체(100)가, 잉크 카트리지의 용기의 내벽에 장착된다. 리드 와이어(104a, 104b)가 액추에이터(106)의 전극 단자에 접속되고, 잉크 카트리지의 측벽을 통하여 외부로 연장되고 있다. 그로써, 액추에이터(106)가 검지한 전기 신호를 잉크 카트리지의 외부로 전도할 수 있다.
도 16은 모듈체의 다른 실시예를 도시하는 사시도이다. 본 실시예의 모듈체(400)는 액체 용기 설치부(401)에 압전 장치 장착부(405)가 형성되어 있다. 액체 용기 설치부(401)는 평면이 정방형상의 기대(402)상에 원주형의 원주부(403)가 형성되어 있다. 더욱이, 압전 장치 장착부(405)는 원주부(403)상에 세워진 판형 요소(406) 및 오목부(413)를 포함한다. 판형 요소(406)의 측면에 설치된 오목부(413)에는 액추에이터(106)가 배치된다.
도 17은 모듈체의 또 다른 실시예를 도시한다. 도 15에 도시한 모듈체(100)와 동일하게, 도 17의 모듈체(500)는 기대(502) 및 원주부(503)를 갖는 액체 용기 설치부(501)를 포함한다. 또한, 모듈체(500)는 리드 와이어(504a 및 504b), 액추에이터(106), 필름(508), 및 플레이트(510)를 더 갖는다. 액체 용기 설치부(501)에 포함되는 기대(502)는 리드 와이어(504a 및 504b)를 수용할 수 있도록 중심부에 개구부(514)가 형성되고, 액추에이터(106), 필름(508), 및 플레이트(510)를 수용할 수 있도록 오목부(513)가 형성된다. 액추에이터(106)는 플레이트(510)를 개재시켜 압전 장치 장착부(505)에 고정된다. 따라서, 리드 와이어(504a 및 504b), 액추에이터(106), 필름(508) 및 플레이트(510)는 액체 용기 설치부(501)에 일체로 설치된다. 본 실시예의 모듈체(500)는, 평면이 정방형상의 받침대상에 상면이 상하 방향으로 경사진 원주형의 기대를 적재한 기대(502)를 구비한다. 기대(502)의 상면이 상하 방향으로 경사진 원주부(503)가 형성되어 있다. 원주부(503)의 상면의 상하 방향으로 비스듬히 설치된 오목부(513)상에 액추에이터(106)가 배치되어 있다.
모듈체(500)의 선단은 경사져 있고, 그 경사면에 액추에이터(106)가 장착되어 있다. 그 때문에, 모듈체(500)가 용기 본체(1)의 바닥부 또는 측부에 장착되면, 액추에이터(106)가 용기 본체(1)의 상하 방향에 대하여 경사진다. 모듈체(500)의 선단의 경사 각도는 검출 성능을 감안하여 거의 30도에서 60도 사이로 하는 것이 바람직하다.
모듈체(500)는 액추에이터(106)가 용기 본체(1) 내에 배치되도록 용기 본체(1) 내의 저벽, 측벽 또는 상벽에 장착된다. 모듈체(500)가 용기 본체(1)의 측벽에 장착되는 경우에는 액추에이터(106)가, 경사지면서, 용기 본체(1)의 위쪽, 아래쪽, 또는 옆쪽을 향하도록 용기 본체(1)에 설치된다. 한편, 모듈체(500)가, 용기 본체(1)의 저면(1a)에 장착되는 경우에는 액추에이터(106)가, 경사하면서, 용기 본체(1)의 잉크 공급구측을 향하도록 용기 본체(1)에 설치되는 것이 바람직하다.
도 18은 액추에이터(106)를 포함하는 몰드 구조체(600)를 구비하는 실시예를 도시한다. 본 실시예에서는 설치 구조체의 하나로서 몰드 구조체(600)를 사용한다. 몰드 구조체(600)는 액추에이터(106)와 몰드부(364)를 갖는다. 액추에이터(106)와 몰드부(364)는 일체로 성형되어 있다. 몰드부(364)는 실리콘 수지 등의 가소성의 재료에 의해서 성형된다. 몰드부(364)는 내부에 리드 와이어(362)를 갖는다. 몰드부(364)는 액추에이터(106)로부터 연장되는 2개의 발을 갖도록 형성되어 있다. 몰드부(364)는 몰드부(364)와 용기 본체(1)를 액밀로 고정하기 위해서, 몰드부(364)의 2개의 발의 끝이 반구형으로 형성된다. 몰드부(364)는 액추에이터(106)가 용기 본체(1)의 내부에 돌출하도록 용기 본체(1)에 장착되고, 액추에이터(106)의 진동부는 용기 본체(1) 내의 잉크와 접촉한다. 몰드부(364)에 의해서, 액추에이터(106)의 상부 전극(164), 압전층(160), 및 하부 전극(166)은 잉크로부터 보호되고 있다.
도 18의 몰드 구조체(600)에 의해서, 몰드부(364)와 용기 본체(1)와의 사이에 실링 구조(372)가 필요 없으므로, 잉크가 용기 본체(1)로부터 새기 어렵다. 또한, 용기 본체(1)의 외부에서 몰드 구조체(600)가 돌출하지 않는 형태이기 때문에, 액추에이터(106)를 외부와의 접촉으로부터 보호할 수 있다. 잉크 카트리지가 흔들릴 때에, 잉크가 용기 본체(1)의 상면에 붙어, 용기 본체(1)의 상면으로부터 드리진 잉크가, 액추에이터(106)에 접촉함으로써, 액추에이터(106)가, 오동작할 가능성이 있다. 몰드 구조체(600)는 몰드부(364)가, 액추에이터(106)를 보호하기 때문에, 용기 본체(1)의 상면으로부터 드리진 잉크에 의해, 액추에이터(106)가 오작동하지 않는다.
본 실시예에 있어서는 몰드 구조체(600)는 용기 본체(1) 내의 잉크의 액면에 대하여 위쪽에 있는 정상 벽(1040)에 장착된다. 또한, 액추에이터(106)의 진동 영역은 액체가 소비되고 있을 때의 액체의 액면에 대하여 약간 아래쪽에 있다. 따라서, 잉크 카트리지가 사용되어 잉크가 소비되기 시작하고 얼마 안 있어, 액추에이터(106)의 진동 영역은 기체를 검출한다. 따라서, 반드시 용기 본체(1)의 측벽에 액추에이터(106)를 장착할 필요는 없다.
또한, 액추에이터(106)의 진동 영역이 잉크의 액면에 대하여 약간 위쪽에 위치하도록 몰드 구조체(600)를 형성함으로써, 도 2의 실시예에 따른 잉크 카트리지와 같은 효과를 얻을 수 있다.
도 19의 19A는 잉크 카트리지에 배치되는 회로기판(610)을 확대한 단면도, 및 19B는 그 정면에서의 투시도이다. 본 실시예에 따른 회로기판(610)은 반도체 기억 수단(7)과 액추에이터(106)가 일체로 형성되어 있다. 회로기판(610)은 도 1 내지 도 7의 실시예에 있어서의 액추에이터(106)에 바꿔 잉크 카트리지에 배치할 수 있다. 도 19에 도시하는 바와 같이, 반도체 기억 수단(7)은 회로기판(610)의 위쪽에 형성되고, 액추에이터(106)는 동일한 회로 기판(610)에 있어서 반도체 기억 수단(7)의 아래쪽에 형성되어 있다. 회로기판(610)에는 회로기판(610)을 잉크 카트리지에 설치하기 위한 코킹부(616)가 복수 형성되어 있다. 코킹부(616)에 의해서 회로기판(610)을 잉크 카트리지에 고정한다. 반도체 기억 수단(7)의 외부 단차(612) 및 액추에이터(106)의 외부 단자(107)가, 잉크 카트리지의 측벽을 통하여 외부와 전기적으로 접촉할 수 있도록 형성되어 있다. 외부 단자(612) 및 외부 단자(107)가 외부와 전기적으로 접속함으로써 반도체 기억 수단(7)이 외부와 전기적인 신호를 주고 받을 수 있다.
반도체 기억 수단(7)은 예를 들면 EEPROM 등이 재기록 가능한 반도체 메모리에 의해서 구성되어도 좋다. 반도체 기억 수단(7)과 액추에이터(106)가 동일한 회로기판(610)상에 형성되어 있으므로, 액추에이터(106) 및 반도체 기억 수단(7)을 잉크 카트리지에 설치할 때에 1회의 설치 공정으로 끝난다. 또한, 잉크 카트리지의 제조 시 및 리사이클 시의 작업 공정이 간소화된다. 게다가, 부품의 점수가 삭감되기 때문에, 잉크 카트리지의 제조 비용이 저감된다.
액추에이터(106)는 잉크 카트리지 내의 잉크의 소비 상태를 검지한다. 반도체 기억 수단(7)은 액추에이터(106)가 검지한 잉크 잔량, 특성치 검출부(810)가 검출한 특성치나 특성치 판정부(820)가 판정한 결과 등의 정보를 격납하여, 기억부(850)로서 작용할 수 있다. 바람직하게는 반도체 기억 수단(7)은 액추에이터(106)의 특성치가 만족되어야 할 소정의 조건이나, 과거의 에러 및 명령을 격납한다. 더욱이, 반도체 기억 수단(7)에 미리 잉크가 풀 또는 엔드일 때의 공진 주파수를 격납하여, 잉크젯 기록 장치측에서 공진 주파수의 데이터를 판독하는 것에 의해 잉크 잔량을 검출할 때의 불균일함을 보정하여도 좋다.
도 20은 도 11에 도시한 액추에이터(106)를 사용한 잉크 카트리지 및 잉크젯 기록 장치의 실시예를 도시한다. 복수의 잉크 카트리지(180)는 각각의 잉크 카트리지(180)에 대응한 복수의 잉크 도입부(182) 및 호울더(184)를 갖는 잉크젯 기록 장치에 장착된다. 복수의 잉크 카트리지(180)는 다른 종류, 예를 들면 색 잉크를 수용한다. 복수의 잉크 카트리지(180)의 각각의 저면에는 적어도 음향 임피던스를 검출하는 수단인 액추에이터(106)가 장착되어 있다. 액추에이터(106)를 잉크 카트리지(180)에 장착함으로써, 잉크 카트리지(180) 내의 잉크 잔량을 검출할 수 있다.
도 21은 잉크젯 기록 장치의 헤드부 주변의 상세를 도시한다. 잉크젯 기록 장치는 잉크 도입부(182), 호울더(184), 헤드 플레이트(186), 및 노즐 플레이트(188)를 갖는다. 잉크를 분사하는 노즐(190)이 노즐 플레이트(188)에 복수 형성되어 있다. 잉크 도입부(182)는 공기 공급구(181)와 잉크 도입구(183)를 갖는다. 공기 공급구(181)는 잉크 카트리지(180)에 공기를 공급한다. 잉크 도입구(183)는 잉크 카트리지(180)로부터 잉크를 도입한다. 잉크 카트리지(180)는 공기 도입구(185)와 잉크 공급구(187)를 갖는다. 공기 도입구(185)는 잉크 도입부(182)의 공기 공급구(181)로부터 공기를 도입한다. 잉크 공급구(187)는 잉크 도입부(182)의 잉크 도입구(183)에 잉크를 공급한다. 잉크 카트리지(180)가 잉크 도입부(182)로부터 공기를 도입함으로써, 잉크 카트리지(180)로부터 잉크 도입부(182)로의 잉크의 공급을 재촉한다. 호울더(184)는 잉크 카트리지(180)에서 잉크 도입부(182)를 통하여 공급된 잉크를 헤드 플레이트(186)에 연결한다. 잉크는 잉크 카트리지(180)로부터 잉크 도입부(182)를 통하여 헤드로 공급되며, 노즐로부터 기록매체에 토출된다. 그것에 의하여, 잉크젯 기록 장치는 기록매체에 인자한다. 또한, 도 20 및 도 21에서는 액추에이터(106)를 생략하여 도시한다.
이상, 카트리지에 장착되는, 카트리지와 별체의 잉크 카트리지에 있어서, 잉크 카트리지 또는 카트리지에 액추에이터(106)를 장착하는 경우에 관해서 설명하였지만, 카트리지와 일체화되어, 카트리지와 함께, 잉크젯 기록 장치에 장착되는 잉크 카트리지에 액추에이터(106)를 장착하여도 좋다. 더욱이, 카트리지와 별체의, 튜브 등을 통하여, 카트리지에 잉크를 공급하는 오프 카트리지 방식의 잉크 카트리지에 액추에이터(106)를 장착하여도 좋다. 그리고 또한, 기록 헤드와 일체로 되어 교환 가능하게 구성된 잉크 카트리지에, 본 발명의 액추에이터를 장착하여도 좋다.
이상, 본 발명을 실시예를 사용하여 설명하였지만, 본 발명의 기술적 범위는 상기 실시예에 기재의 범위에는 한정되지 않는다. 상기 실시예에, 다양한 변경 또는 개량을 가할 수 있다. 그와 같은 변경 또는 개량을 가한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함될 수 있는 것이, 청구의 범위의 기재로부터 분명하다.
본 발명에 따르면, 압전 장치가 정상으로 동작하는지를 판단할 수 있고, 압전 장치의 양부의 판단에 기초하여 잉크젯 기록 장치를 제어할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 액체 용기의 제조 시나 제조 후에 있어서, 액체 용기 내에 액체가 소정량만 들어가 있는 것을 확인할 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따르면, 액체 용기나 압전 장치의 불량에 의해서 액체 용기 내에 소정량의 잉크가 실제로 들어가 있지 않는 경우에 그것을 검출할 수 있고, 더욱이, 잉크젯 기록 장치 및 잉크량의 검출 결과에 기초하여 잉크젯 기록 장치를 제어할 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따르면, 액체 용기가 정확하게 장착되어 있지 않는 경우 등에, 액체 용기의 경사를 검출할 수 있고, 잉크젯 기록 장치 및 잉크량의 검출 결과에 기초하여 잉크젯 기록 장치를 제어할 수 있다.
본 발명은 잉크젯 기록 장치나 이것에 사용되는 액체 용기에 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 액체 용기의 일 실시예로서, 단색, 예를 들면 블랙 잉크용의 잉크 카트리지를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 액체 용기의 다른 실시예로서의 잉크 카트리지를 도시하는 도면.
도 3a, 도 3b는 본 발명에 따른 액체 용기의 다른 실시예로서의 잉크 카트리지를 도시하는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 액체 용기의 다른 실시예로서의 잉크 카트리지의 짧은 쪽 방향의 단면도를 도시하는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 액체 용기의 다른 실시예로서의 잉크 카트리지를 도시하는 도면.
도 6은 본 발명에 따른 액체 용기의 다른 실시예로서의 복수 종류의 잉크를 수용하는 잉크 카트리지를 도시하는 이면으로부터 본 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 잉크젯 기록 장치의 일 실시예로서의 도 1에 도시한 잉크 카트리지를 사용한 잉크젯 기록 장치의 주요부를 도시하는 단면도.
도 8은 본 발명의 일 실시예로서의 잉크젯 기록 장치의 제어 장치를 도시하는 블록도.
도 9는 도 1에 도시한 잉크 카트리지가 장착된 잉크젯 기록 장치의 제어 방법을 도시한 플로.
도 10은 도 1에 도시한 잉크 카트리지가 장착된 잉크젯 기록 장치의 제어 방법을 도시한 플로.
도 11은 본 발명에 있어서 사용되는 압전 장치의 일 예인 액추에이터의 상세를 도시하는 도면.
도 12는 도 11에 도시한 액추에이터의 상체 및 등가 회로를 도시하는 도면,
도 13a, 도 13b는 잉크 카트리지 내의 잉크량과 잉크 및 진동부의 공진 주파수의 관계의 그래프를 도시하는 도면.
도 14a, 도 14b는 액추에이터를 진동시킨 후의 액추에이터의 잔류 진동의 파형과 잔류 진동의 측정 방법을 도시하는 도면.
도 15는 도 11에 도시한 액추에이터를 모듈체로서 일체로 형성한 구성을 도시하는 사시도.
도 16은 모듈체의 다른 예를 도시하는 사시도.
도 17은 모듈체의 또 다른 예를 도시하는 도면.
도 18은 액추에이터를 구비한 모듈체로서 일체로 형성한 구서을 도시한 사시도.
도 19는 본 발명에 따른 액체 용기의 일 실시예로서의 잉크 카트리지에 배치되는 회로 기판을 도시하는 도면.
도 20은 본 발명이 일 실시예로서 도 11의 11a, 11b, 11c에 도시한 액추에이터를 사용한 잉크 카트리지 및 잉크젯 기록 장치를 도시하는 도면.
도 21은 본 발명의 일 실시예로서의 잉크젯 기록 장치의 헤드부 주변의 상세를 도시하는 도면.

Claims (6)

  1. 액체를 수용하는 용기 본체와, 액체를 상기 용기 본체의 외부로 공급하는 액체 공급구와, 상기 용기 본체 내의 액체를 검출하는 압전 장치를 구비하며, 상기 압전 장치는 액체가 소비되지 않을 때 상기 용기 본체 내의 액체의 액면 근방에 배치되고,
    상기 압전 장치는 상기 용기 본체 내의 액체에 캐비티를 통해서 접촉하는 진동부를 가지며, 상기 캐비티는 상기 진동부의 영역을 규정하며,
    특성치는 상기 압전 장치로부터 출력된, 상기 진동부의 잔류 진동 상태를 나타내는 신호에 기초하여 검출되고, 액체 소비 상태에 따라 상기 잔류 진동 상태가 변화한다는 현상에 기초하여 상기 특성치가 변화하는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 용기 본체 내의 액체를 검출하는 추가의 압전 장치를 추가로 갖는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 추가의 압전 장치가 상기 용기 본체의 저면의 근방에 배치되는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 추가의 압전 장치는 상기 압전 장치의 근방에 배치되고, 상기 용기 본체 내의 액체가 소비되고 있지 않을 때의 초기의 액면이 상기 압전 장치와 상기 추가의 압전 장치의 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 압전 장치 및 상기 추가의 압전 장치는, 각각, 상기 용기 본체 내의 매체와 접촉하는 진동부를 가지며, 상기 진동부가 갖는 진동 특성치가 검출되는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 액체 용기는 잉크 방울을 토출하는 기록 헤드에 의해 기록을 행하는 잉크젯 기록 장치에 장착되고, 상기 기록 헤드에 상기 용기 본체 내의 액체를 공급하는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
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